ПРИЧИНЫ НИЗКОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАЛЫХ МОСТОВ

Появление дефектов, а вслед за ними — и преждевременный выход из строя малых мостов имеют многочисленные причины. Далее рассмотрены важнейшие из них.

Равнение на «старшего брата»

Схемно-конструктивное построение малого моста не имеет отличий от большого: они построены по единому принципу. Конструирование малых мостов выполняют «по единому образу и подобию» со средними и большими. Технические решения из области «большого» мостостроения механически переносятся в малое. Малый мост является, по существу, уменьшенной копией большого. Так, по аналогии с большим железнодорожным мостом, имеющим схему, например, 66 + 88 + 66 м (типовой проект инв. № 690), малый железнодорожный мост имеет схему 6,3 + 9,3 + 6,Зм (типовой проект Л ГТМ инв. № 557), а автодорожный — 6 + 9 + 6 м (типовой проект СДП). При уменьшении длины пролетов примерно в 10 раз на малых мостах во столько же относительно увеличивается число опор, а на автодорожных мостах, кроме того, и ДШ.

Деформационные швы являются важным элементом мостового сооружения. Их устанавливают на мостах, путепроводах и эстакадах в сопряжениях пролетных строений между собой или с устоями, где проектом предусмотрены разрывы мостового полотна.

К ДШ предъявляется широкий спектр требований.

ДШ должны быть долговечными, обеспечивать свободные пространственные (линейные и угловые) перемещения от температурных климатических воздействий и временных подвижных нагрузок; препятствовать стокам воды с проезжей части на нижерасположенные конструкции мостового сооружения; обеспечивать комфортность и безопасность движения транспорта и людей; не создавать чрезмерные шумовые эффекты. Конструкция ДШ должна отвечать требованиям простоты обслуживания и ремонта, технологичности в заводском изготовлении и монтаже. Материалы, из которых изготавливают ДШ, должны быть стойкими против воздействия на них агрессивных стоков с проезжей части, солнечной радиации, ударных и вибрационных нагрузок от движущегося транспорта, низких и высоких температур, относительно недорогими. Наиболее полные требования к ДШ изложены в ряде работ, посвященных этой проблеме.

В этой книге не ставится цель рассмотреть многочисленные конструкции отечественных и зарубежных Д Ш: поистине «море сие безбрежно есмь». Только на строительстве МКАД и 3-го транспортного кольца Москвы было использовано примерно 100 видов ДШ. Около 40% Д Ш вышли из строя уже в первые два года эксплуатации М КАД.

Среди зарубежных ДШ, использованных в московском транспортном строительстве последних лет, наиболее распространены Maurer Sohne, Waboflex, Serviflex, Wabocrete, BEJ, Maurer — Betoflex, Thormajoint и др. Некоторые из этих конструкций не рекомендованы на своей родине для эксплуатации в других странах.

Можно выделить следующие основные группы ДШ, имеющих в пределах группы сходный перечень достоинств и недостатков:

• • ДШ закрытого типа;
• • щебеночно-мастичные ДШ;
• • ДШ заполненного типа;
• • ДШ с упругим компенсатором;
• • ДШ перекрытого типа.

Причины быстрого выхода ДШ из строя разнообразны. К основным из них следует отнести:

• • недостатки конструкции (их имеет каждый из перечисленных типов ДШ);
• • недостатки проектов привязки ДШ, применение их не по назначению;
• • недостаточное качество строительно-монтажных работ;
• • повышение интенсивности движения автотранспорта, которое приводит к образованию колеи, вследствие чего возрастает динамическое воздействие на ДШ. Это является причиной разрушения почти трети ДШ;
• • неграмотное содержание. Практика применения ДШ свидетельствует, что грамотный технический уход за Д Ш во время эксплуатации моста отсутствует. Это приводит к их засорению. ДШ перестают воспринимать деформации пролетных строений, что негативно влияет на кинематическую схему работы сооружения в целом. Все это непосредственно отражается на долговечности мостовых сооружений.

В определенной степени недостатки ДШ обусловлены несоответствием зарубежных норм российским условиям и отсутствием отечественных нормативных требований к конструкциям ДШ. Имеют значение недостаточная осведомленность инженеров о технических характеристиках применяемых ДШ, отсутствие информации о конструкциях иностранных ДШ, запрещенных в ряде стран национальными нормами. В основе работы разных конструкций ДШ часто лежат различные принципы. В результате ДШ остаются наиболее уязвимым элементом моста.

Часто ДШ выходят из строя практически сразу же после сдачи моста в эксплуатацию. В любом случае срок их функциональной деятельности намного ниже нормативного срока эксплуатации сооружения.

По мнению иностранных специалистов, затраты на ремонт ДШ не дают должного эффекта, так как ремонтные работы всегда проводятся в условиях дефицита времени, помех со стороны проходящего транспорта, невысокого и трудно контролируемого качества. Нельзя не учитывать и неопределенность расчетов.

Хронических болезней сооружений, связанных с применением ДШ, в определенной степени избегают на практике уменьшением их числа. Для этого применяют неразрезные и температурно-неразрезные пролетные строения.

Конструктивные элементы малых мостов часто являются грубыми аналогами таких же элементов больших мостов, проигрывая при этом в качестве. Так, коробчатые пролетные строения больших мостов являются весьма рациональной конструкций, апробированной мировой практикой в течение нескольких десятков лет эксплуатации. «С оглядкой» на них были созданы пустотные железобетонные плиты (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Характерные сечения пустотных плит

Пустотные плиты длиной от 6 до 18 м (типовой проект инв. № 384/43, вып. 16, сер. 3.503-12, 1973 г.; инв. № 34410-М, 1990 г. и др.) имеют полости, которые, в отличие от коробчатых пролетных строений больших мостов, недоступны для осмотра Полости выходят на торцы и в них попадает вода через разрушенные ДШ. Вода скапливается там в случае провисания плит. Для объединения плит в единое пролетное строение на боковых гранях плит выполнены пазы, которые на монтаже заполняют раствором, чтобы сформировать шпонку. В процессе эксплуатации шпонки расшатываются, поскольку, не имея жесткой связи между собой, плиты подвержены поперечной раздвижке. Это требует устройства упоров для них на ригелях опор.

К недостаткам пустотелых плит следует отнести также отсутствие в них дренажных отверстий. В тонких перегородках между полостями защитный слой составляет около 20 мм, что является причиной коррозии арматуры. В силу отмеченных причин срок эксплуатации пустотелых плит составляет в основном от 17 до 25 лет.

Плиты сплошного сечения практически не применяются.

Прямые заимствования из области больших мостов одного из типов пролетных строений, таким образом, поставили вопрос о целесообразности их использования.

Весьма распространенными на малых мостах являются массивные опоры сборно-монолитной конструкции (рис. 2.2,2.3 и 2.4). Сборномонолитная опора (надфундаментная часть) представляет собой конструкцию, сечение которой состоит из блоков, устанавливаемых по контуру, и монолитного бетона, заполняющего ядро опоры. Ихудель-

Рис. 2.2. Сборно-монолитная опора моста через реку Днепр у г. Каменец-Подольский в процессе монтажа

Рис. 2.3. Сборно-монолитные опоры железнодорожного моста на БАМе

Рис. 2.4. Сборно-монолитная опора моста через реку Сев. Двина в г. Архангельске

ный вес составил на БАМе около 80% от общего объема кладки опор, четвертая часть этого объема приходится на малые мосты. В период с 1960 по 1983 г. были разработаны 11 типовых проектов: инв. № № 9898, 238, 333/1, 378/1, 443/1,519, 827/1,2, 828/1,2,4, 845/1,999 и 1222/1,2. За рубежом этот вид конструкции заметного распространения не получил.

Устройство массивных опор, нерациональных в малом мостостроении, где вертикальные нагрузки значительно меньше, а поперечные нагрузки в виде ветровой и ледовой практически отсутствуют, является результатом прямого подражательства «старшему брату».

На малых мостах, по аналогии с большими, устанавливают опорные части. С начала 1960-х гг. все более широкое применение находят РОЧ. На основании разработок Союздорнии (ВСН 86—63, ВСН 86— 71 и др.) получили распространение разные модификации РОЧ под пролетные строения длиной до 42 м.

Принципиальные возможности РОЧ исключительно велики: они помогают изменить статическую схему моста и обеспечить все необходимые деформации опор и пролетных строений. Однако необходимости в них на малых пролетах практически нет. И тем не менее в настоящее время установка даже 6-метровых пролетных строений предусмотрена на РОЧ. Отметим, что на мостах постройки 1950-х гг. при установке железобетонных балок длиной 11,36 м опорные части не применяли, их заменяли подкладки из 2—3 слоев рубероида.

Состояние опорных частей, по результатам выполненных разными организациями исследований, как это уже отмечалось, остается практически неизвестным. Следствием разрушения РОЧ является, как правило, нерасчетная работа опор и пролетных строений и их преждевременный выход из строя.

Наряду с РОЧ, на малых мостах находят применение металлические опорные части. По аналогии с большими мостами они бывают подвижные и неподвижные. При этом происходит одностороннее перемещение одного из торцов пролетного строения в сторону подвижной опорной части. Такое размещение опорных частей является неоправданным для малых пролетов. Поскольку уход за металлическими опорными частями в процессе эксплуатации отсутствует, это приводит к их коррозии, засорению и сдвижке и, в конечном счете, к нерасчетной работе различных элементов моста.

В конструкции устоев малых мостов сохраняются, как и в устоях больших мостов, шкафные стенки, ДШ, опорные части и устройства сопряжения с насыпями. При этом наличие шкафных блоков неизбежно ведет к увеличению массивности ригелей и опор в целом. Одна и та же конструкция устоев применяется в распорных мостах и мостах с опорами лежневого типа. Эта конструкция требует устройства ДШ на стыке с подходными насыпями.

Общность конструктивных решений для мостов всех классов (принцип конструктивного единообразия) приводит к тому, что при сооружении малых мостов почти не применяются конструкции, предназначенные именно для малого мостостроения. К ним относятся осты с опорами лежневого типа (мосты с диванными устоями), рамные и арочные засыпные мосты.