CC BY
81
УДК 624.21
РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ И РЕМОНТА АВТОДОРОЖНЫХ
МОСТОВ
О.И. Безбабичева, к.т.н., доцент, Н.В. Розенфельд, ассистент, В.В. Кольвах, студент, ХНАДУ
Аннотация. Предлагается разработка специальной техники отечественного производства для выполнения работ по обследованию и ремонту мостов, при помощи которой можно будет обнаружить дефекты пролетных строений моста и опор в труднодоступных местах, производить испытания и выполнять ремонтные работы при высоких опорах и большом числе пролетов моста.
Ключевые слова: мосты, обследование, ремонт, специальная техника, машина.
Введение
Достоверная оценка фактического состояния эксплуатируемых мостов в условиях снижения их долговечности и надежности требует современных подходов к технической диагностике сооружений.
Объективная информация о техническом состоянии мостов лежит в основе прогноза остаточного ресурса, необходима для разработки стратегии эксплуатации и ремонта, а также определяет контроль качества ремонтных работ. Для качественной диагностики необходимо современное оборудование и специальная техника, которой, к сожалению, дорожная отрасль Украины не обеспечена. В первую очередь, это связано с высокой стоимостью соответствующего импортного оборудования. Цена некоторых машин для осмотра и ремонта мостов, например, фирмы «BARIN», превышает 200000 $. Но даже при такой высокой стоимости, покупка и использование таких агрегатов оправдываются для городов, где нужно эксплуатировать 2 - 3 больших моста [1].
Цель и постановка задачи
Цель роботы - обоснование необходимости создания специальной техники (машины) отечественного производства для обследования и ремонта мостовых сооружений.
Разработка параметров машины
Машины, предназначенные для осмотра и ремонта мостов Украины, должны соответствовать климатическим особенностям нашей страны и конструктивным решениям эксплуатируемых автодорожных мостов.
В Украине преобладают малые мосты (49,7 %) и средние (44,2 %), при этом фактический срок службы мостов на 40 - 50 % ниже нормативного [2]. В настоящее время не удовлетворяют требованиям СНиП 2.05.03 - 84* по габаритам проезда и по грузоподъем-
ности 63 % мостов, построенных по техническим нормативам 1962 года и более ранним [3]. По материалу автодорожные мостовые сооружения подразделяются на железобетонные и каменные (93 %), металлические (6 %) и деревянные (1 %) [3].
Для наиболее полного анализа работы мостового сооружения необходимо выполнять оценку фактического состояния его потребительских свойств. Это возможно лишь при совместном применении всех методов обследований и испытаний моста. Системный анализ эксплуатируемых мостов по данным проф. Васильева А.И. [4] включает два вектора:
— потребительские свойства сооружения;
— натурные обследования сооружения.
Натурные обследования предусматривают обязательное выполнение работ:
1. сбор предварительной информации;
2. визуальное обследование, оценка повреждений;
3. инструментальные измерения параметров сооружений и характеристик материалов;
4. статические и динамические испытания;
5. выполнение расчетов;
6. оценка потребительских свойств по результатам обследований, испытаний, расчетов;
7. разработка рекомендаций по содержанию, стратегии эксплуатации моста;
8. составление или уточнение паспорта сооружения, полноценное выполнение обмера конструкций, визуального обследования с оценкой повреждений, инструментальных обследований, статических и динамических испытаний для большинства сооружений невозможно без использования специальной техники.
Отечественная промышленность вполне способна производить специальную технику с помощью которой можно будет обнаружить дефекты пролетных строений моста и опор (трещины, обнажение арматуры, выщелачивание бетона и пр.) в труднодоступных местах, производить испытания и вы-
полнять ремонтные работы при высоких опорах и большом числе пролетов моста.
Анализ габаритных схем, конструктивных решений пролетных строений и опор эксплуатируемых мостов позволил сформулировать требования к габаритам машины:
— для обследований и ремонта пролетных строений и верхней части опор необходимо обеспечить подачу люльки на расстояние до 4,5 м от поверхности проезжей части (рис. 1);
— расстояние подачи люльки от торца тротуарных плит под пролетное строение должно составлять не менее 10 м;
— размещение машины предусматривается на проезжей части у тротуара;
— грузоподъемность люльки должна быть не менее 300 кг (2 человека и необходимое оборудование);
— автоматизация процессов безопасной работы,
— радио- и, желательно, видеосвязь с водителем;
— механическая система перемещения люлки должна обеспечить ее плавное и безопасное движение;
— масса автомобиля и его габариты должны быть минимально допустимыми;
— угол поворота механизма предусмотреть не менее чем 180 °.
Горьковский автозавод производит на базе автомобиля ГАЗ - 3308 автовышки, конструкция которых весьма близка к требуемой. Автовышка уже имеет выносные гидравлические опоры, вращающийся портал, рычажную систему из двух звеньев, люльку.
Гидравлическая система машины нуждается в незначительных изменениях и не требует радикальных переделок. В качестве базового автомобиля может быть использован грузовик-вездеход ГАЗ
- 3308 с экономичным дизельным двигателем или ЗИЛ-бычок.
Машина для обследования и ремонта мостов должна иметь рычажную систему из трех звеньев. Предлагаемая довольно простая кинематическая схема машина показана на рис. 1.
В зарубежных образцах АВС (Италия), А-30, А-40 (США) эти звенья механизма расположены в параллельных плоскостях, в результате чего в звеньях возникают крутящие моменты, что увеличивает вес конструкции.
Рис. 1. Возможная кинематическая схема машины для обследования и ремонта мостов
Возможно расположение звеньев в одной плоскости, что не помешает переводу механизма из транспортного в рабочее положение.
Гидроцилиндры машины должны управляться электрическими золотниками, чтобы управлять ею как с базового автомобиля, так и непосредственно из люльки.
Целесообразно подвести к люльке сжатый воздух, что позволит выполнять очистку поверхностей, распыление защитных материалов, торкретирование и другие ремонтные работы.
Большинство необходимых узлов машины производятся украинскими предприятиями.
На рисунке представлена довольно простая кинематическая схема. Возможное усложнение схемы, в частности, для придания машине способности сохранять угловое положение третьей секции при различных углах наклона стрелы и второй секции, потребует утяжеления конструкции и замены базового автомобиля.
Предлагаемая машина может быть изготовлена на Украине, в частности, Харьковским заводом транспортного оборудования, и будет доступной по цене для областных служб эксплуатации автомобильных дорог.
Заключение
Техническое состояние мостов характеризуется наличием большого числа дефектов и повреждений, которые значительно снижают эксплуатационную надежность. Фактическая долговечность автодорожных мостов крайне низкая, средний срок службы железобетонных мостов составляет 30 - 35 лет.
Получение достоверных и полных данных о техническом состоянии, прочностных и других характеристиках примененных материалов и их величин на момент обследования определяет правильность стратегии ремонта и эксплуатации сооружений, качество строительных работ ремонта или реконструкции. Эти сведения можно получить при проведении тщательных осмотров мостов с применением специальной техники.
Современные технологии ремонта и эксплуатации мостов и путепроводов также требуют возможности доступа к отдельным элементам. При ремонте бетонных конструкций наиболее часто выполняются работы:
— устранение шелушения бетонной поверхности, повреждений на глубину 1 - 3 мм;
— ремонт поверхности защитного слоя, повреждений на глубину до 10 мм, восстановление защитного слоя, поврежденного на глубину 30 мм;
— восстановление защитного слоя и частично бетона конструкции, с выполнением при необходимости, работ по усилению;
— ремонт участков с механическими повреждениями и дефектами (раковины, сколы с оголением арматуры);
— профилактические работы по предупреждению повреждений поверхности.
Все виды работ по ремонту бетонных поверхностей: импрегнация (пропитка, гидрофобизация), нанесение лакокрасочных покрытий, устройство штукатурки, нанесение полимерных покрытий, торкретирование и бетонирование, а также работы по усилению элементов пролетных строений и опор (например, лентами фирмы SIKA) могут выполняться специалистами с применением предлагаемой техники.
Создание машин для обследований и ремонтов мостовых сооружений отечественными заводами позволит оснастить необходимой техникой подразделения, занимающиеся вопросами предупреждения аварийности мостов и продления срока их службы.
Литература
1. Корнеев М.М. Стальные мосты: Теоретическое и
практическое пособие по проектированию. -К., 2003. - 547 с.
2. Фаль А.£., Коваль М.П. Напрямки покращення
експлуатацшних якостей зал1зобетонних плит пршзно! частини автодорожшх моспв// Авто-мобшьт дороги i дорожне будавництво. - № 73. - К.: НТУ. - 2006. - С. 323 - 324.
3. Климпуш М.Д Транспортт споруди на дорогах
загального користування. Проблеми та шляхи к виршення // Автомобшьш дороги i дорожне будавництво. - № 69. - К.: НТУ. - 2004. -С. 92 - 96.
4. Васильев А.И. Системный подход к натурным
исследованиям эксплуатируемых мостов // Автомобшьш дороги i дорожне будавництво. -2002. - Вип.64. - С. 33 - 37.
5. Смирнов О.А., Цветков И.А. Механизмы пере-
мещения секций телескопических стрел гидравлических самоходных кранов // Строите ль-ные и дорожные машины. - 1984. - №1. -С. 27 - 29.
6. Шевчик А. Новые материалы фирмы SIKA для
усиления дорожных мостовых объектов // Коммунальное хозяйство городов. - 2002. - К.: Техника. - С. 309 - 314.
Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 6 сентября 2006 г.
