УСИЛЕНИЕ ОПОР МОСТА КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ В ГОРОДЕ РОСТОВ-НА-ДОНУ

REINFORCEMENT OF BRIDGE SUPPORTS WITH COMPOSITE MATERIALS IN THE CITY OF ROSTOV-ON-DON

Alexandr Repin

student, Department of SDC, Rostov State Transport University,

Russia, Rostov-on-Don

Maxim Belan

student, Department of PTF, Rostov State Transport University,

Russia, Rostov-on-Don

Maxim Yashchuk

scientific supervisor, senior lecturer, Department of SDC, Rostov State Transport University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Представлены данные о различных материалах усиления, основанных на углеродном волокне. В качестве материала усиления были выбраны полимерные композиционные материалы (ПКМ) – пластины и холсты. Дана информация о преимуществах ПКМ с точки зрения снижения трудоемкости по усилению и относительно низкой стоимости производства работ. Кроме того, перечислены свойства ПКМ, положительно влияющие на дальнейший процесс эксплуатации мостовых балок после усиления. Приведены основные дефекты эксплуатируемого моста и последующий анализ проведения ремонтных работ с выводом.

ABSTRACT

Data on various reinforcement materials based on carbon fiber are presented. Polymer composite materials (PCM) – plates and canvases were chosen as the reinforcement material. Information is given about the advantages of PCM in terms of reducing the complexity of reinforcement and relatively low cost of work. In addition, the properties of PCM that positively affect the further operation of bridge beams after reinforcement are listed. The main defects of the operated bridge and the subsequent technical and economic comparison of repair work options with subsequent conclusion are given.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, усиление мостов, углеродное волокно, опоры моста, ПКМ, дефекты, неисправности.

Keywords: polymer composite materials, reinforcement of bridges, carbon fiber, bridge supports, PCM, defects, malfunctions.

Неразрезные композиционные материалы (композиты) с полимерной матрицей, армированные волокном, широко применяются для усиления объектов гражданского строительства. Использование композитов обеспечивает множество преимуществ: малый вес, хорошие механические свойства, коррозионная стойкость и другие. Композиционные материалы состоят из двух и более различных компонентов: непрерывной фазы (матрицы) и армирующей фазы (наполнителя), роль которой заключается в изменении в нужном для практических целей направлении свойств матрицы.

При проектировании необходимо учитывать и целый ряд других физических свойств, оказывающих в дальнейшем влияние на эксплуатацию отремонтированного сооружения: стойкость к химическим воздействиям и ударным нагрузкам, длительную прочность, деформирование при сжатии, температурные воздействия, огнестойкость и электропроводимость, соответствие санитарно-гигиеническим требованиям.

При осмотре моста в городе Ростов-на-Дону, расположенного в створе улицы Армянской и пересекающего несудоходную реку Темерник, стало известно, что мост введен в эксплуатацию в 1980 году, конструкция промежуточных опор, выполненных из железобетона, имеет круглое сечение. Количество стоек на одной опоре составляет 8 штук. Пролетные строения запроектированы под нагрузку Н-30 и НК-80.

Рисунок 1. Общий вид моста

При визуальном осмотре опор моста обнаружены многочисленные дефекты, такие как: трещины в вертикальном направлении с шириной максимального раскрытия до 2,5 мм, следы морозного разрушения ригеля в результате обводнения конструкции, имеются также следы выщелачивания на стойках опоры (до 15% от общего количества). Дефекты и неисправности приведены на рисунке 2.

Вышеприведенные дефекты стали следствием плохого отвода воды и неудовлетворительной гидроизоляции, что привело к разрушению защитного слоя ригеля и образованию трещин в стойках опор мостового перехода.

Рисунок 2. Дефекты и неисправности опор моста: а – Трещина в вертикальном направлении с раскрытием более 2,5 мм; б – разрушение защитного слоя продуктами коррозии арматуры

Для устранения этих дефектов рекомендуется воспользоваться составами (или подобными им) MasterEmaco N900 – для заполнения трещин; усиление целесообразно провести холстами MasterBraceFiber, которые приклеивают с помощью клеевого состава MasterBrace 4500. Указанные холсты повысят прочность и несущую способность моста до необходимого безопасного уровня и предотвратят повторное возникновение подобных дефектов.

Из вышеприведенных достоинств усиления опор композиционными материалами, можно сделать вывод, что усиление дает повышение грузоподъемности, достаточную для беспрепятственного и безопасного пропуска нагрузок. При этом выбор схемы усиления обосновывают соответствующим технико-экономическим сравнением. Таким образом усиление опор вышеприведенного моста является обоснованным как с технико-экономической стороны, так и с научной, путем внедрения современных материалов усиления на центрально сжатые и внецентренно сжатые конструкции мостов.

Список литературы:

1. Бокарев С.А. Усиление железобетонных пролетных строений мостов преднапряженными полимерными композиционными материалами / С.А. Бокарев, М.О. Ящук // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – Ростов-на-Дону: Изд-во РГУПСа, 2016. – №1.  – С. 98 – 107.
2. Смердов Д.Н. Экспериментальные исследования несущей способности изгибаемых железобетонных элементов, усиленных преднапряженными полимерными композиционными материалами / Д.Н. Смердов, М.О. Ящук // Научный журнал строительства и архитектуры. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2019. – №3.  – С. 72 – 83.
3. Ящук М.О. Программа лабораторных исследований железобетонных балок, усиленных преднапряженными полимерными композиционными материалами / М.О. Ящук // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2017. – №4. – С. 158 – 170.