Содержание, ремонт и реконструкция мостов в США
Оборудование для обследования мостов
В США разработано несколько моделей специальных кранов, смонтированных на шасси грузового автомобиля и предназначенных для обследования мостов и проведения небольших по объему ремонтных работ. Стрела таких кранов представляет собой многозвенную, шарнирно-сочлененную конструкцию с люлькой или платформой для размещения рабочих. Привод механизма перемещения гидравлически-тросовый. Управление перемещением люльки может осуществляться как с пульта, установленного на автомобиле, так и из люльки. Блокирующее устройство исключает работу крана до установки выносных опор в рабочее положение. Кран модели "Super Snooper", размещенный на проезжей части моста, подает люльку с двумя рабочими на 7,6 м ниже уровня проезда и на 12 м под пролетное строение поперек моста. Люлька снабжена переговорным устройством, обеспечивающим связь находящихся в ней рабочих с оператором в автомобиле.
У крана модели "Pilot Snooper" люлька перемещается по кругу диаметром 6 м. Кран модели "Peeper", находящийся под мостом, поднимает люльку на высоту 10,6 м, а размещенный на проезжей части моста, подает люльку на 7,3 м под пролетное строение поперек моста.
Кран модели "Sky Worker", установленный под мостом, подает люльку с двумя рабочими на высоту 15,8 м. Развертывание кранов из транспортного в рабочее положение занимает 5-10 минут.
Для обследования и ремонта мостов применяются также передвижные платформы, подвешиваемые под пролетное строение на роликах к нижнему поясу двутавровых главных балок или на специально натягиваемых под пролетным строением тросах. Высота подвески регулируется с платформы. Платформа собирается в течение нескольких минут двумя рабочими. Вдоль пролетного строения платформу перемещает один человек.
Материалы для ремонта мостов
Ремонтные работы на мостах часто приходится проводить, не прекращая движения транспортных средств. В этих условиях значение приобретают используемые для ремонта материалы со специальными свойствами. Среди них быстродействующие растворы и бетоны.
"Renderoc" - раствор на основе полимеризированного портландцемента - предназначен для ремонта вертикальных и потолочных поверхностей. За один проход можно нанести слой толщиной до 15 см. Материал обладает малой усадкой.
"Pike Patch" - это раствор на основе портландцемента. Он предназначен для ремонта железобетонных плит проезжей части и покрытий. Такой раствор через 1 час укладки набирает прочность 21 МПа.
"Gelroc" - это раствор на основе цемента, он используется для ремонта бетонных поверхностей, через 1 ч после укладки при температуре 22°С приобретает прочность на сжатие 14 МПа. Рабочий диапазон температуры воздуха при укладке этого материала составляет 4-32°С. Такой раствор обладает высокой плотностью и непроницаемостью, стоек к воздействию солей, применяемых для борьбы с обледенением проезжей части мостов.
"Master-Patch-70" - это раствор с металлическим заполнителем. Он обладает малой усадкой, высокой прочностью и сопротивляемостью на истирание, быстро твердеет, через 6-9 часов после его укладки возможен пропуск транспортных средств.
Стальные волокна "Dramix" применяются для дисперсного армирования бетона. При их использовании повышаются устойчивость к воздействию динамических и ударных нагрузок и усталостная прочность бетона, снижается его хрупкость. Волокна с загибом на конце поставляют в связках по 30 штук в каждой. Волокна в связке соединены между собой клеем, который распадается при перемешивании бетонной смеси, при этом достигается высокая однородность их распределения по объему бетона.
"Set-45" - это экзотермический, быстротвердеющий бетон с высокой прилипающей способностью. Такая бетонная смесь предназначена для ремонта железобетонной плиты проезжей части и бетонных покрытий, она при нулевой температуре без дополнительного прогрева приобретает прочность на сжатие 35 МПа.
Борьба с коррозией арматуры
Разрушение плиты проезжей части моста особенно опасно в тех конструкциях, в которых она является не только настилом для пропуска нагрузки, но и элементом пролетного строения, определяющим его несущую способность. Как показывает практика, плита проезжей части может выйти из строя за 10-15 лет эксплуатации моста.
К мероприятиям, которые могут повысить долговечность плиты, можно отнести следующие:
1. Повышение качества бетона. В некоторых случаях это может полностью обеспечить сохранение плиты. Широкое применение в сталежелезобетонных конструкциях сборных плит заводского изготовления частично решает указанную задачу, однако при этом слабым местом остаются стыки плит и узлы объединения плиты с пролетным строением, которые и ведут к снижению несущей способности сталежелезобетонной конструкции в целом. Увеличение прочности, плотности, морозостойкости бетона, а также строгое соблюдение толщины защитного слоя позволяет увеличить срок службы плиты. Плотность бетона повышают посредством применения воздухововлекающих добавок и суперпластификаторов. Для подавления коррозии в бетон добавляют нитрат кальция. Применение белой сажи в сочетании с суперпластификатором повышает прочность бетона, снижает его проницаемость для солей и увеличивает его электрическое сопротивление.
2. Широкое применение арматуры с защитным покрытием на основе эпоксидной смолы. Эпоксидное покрытие полностью исключает возможность контакта противогололедных солей с металлом. Строительные нормы многих штатов содержат требования об обязательном применении в мостовом строительстве защищенной арматуры. Вязальная проволока также снабжается защитным покрытием из перхлорвинила. Защитное покрытие арматуры может быть также нанесено электрохимическим способом.
3. Укладка защитных слоев по бетону плиты. Они предотвращают проникание противогололедных солей в незащищенную арматуру. Защитные растворы приготавливают с применением латекса и полимерных добавок. Бетон с латексными добавками снижает проницаемость солей, обладает большей пластичностью при укладке и более высоким сопротивлением на растяжение по сравнению с обычным бетоном. Дисперсное армирование полипропиленовыми волокнами повышает трещностойкость защитного слоя из бетона и снижает величину его усадки.
4. Покрытие плиты герметизирующими водонепроницаемыми пленками. Пропитка бетона эпоксидными составами.
5. Применение арматуры из нержавеющих марок стали.
6. Катодная защита арматуры. Она является единственным способом остановки уже начавшего процесса коррозии, если он не перешел через определенный критический предел. Система катодной защиты может эксплуатироваться, по мнению специалистов, в течение 40 лет, однако для этого требуются ежегодные расходы на эксплуатацию в связи с необходимостью постоянной подачи электроэнергии.
7. Применение для борьбы с обледенением химикатов, не вызывающих коррозию металла, например кальциевого ацетата магния, однако его стоимость намного выше стоимости хлористого натрия.
8. Устройство водоотвода. По мнению специалистов, устройство водоотвода способствует повышению долговечности моста и снижению расходов на его содержание.
Ремонт мостов с металлическими пролетными строениями
Определение перспективного роста интенсивности движения представляет собой сложную задачу с большим числом неизвестных, величину которых не всегда удается правильно оценить. Примером подобной проблемы может служить мост через р. Гудзон в г. Нью-Йорке.
Речная часть моста состоит из сквозных клепаных ферм консольно-подвесной системы, центральный судоходный пролет длиной 304 м выполнен с подвесной фермой длиной 230 м. Для расширения моста потребовалось усилить пояса ферм, раскосы и стойки, кроме того, были поставлены дополнительные шпренгеля. Для усиления применяли атмосферостойкую низколегированную сталь. Для временной разгрузки усиливаемых элементов использовали домкратную систему. Элементы усиления включались в работу на высокопрочных болтах с предварительной рассверловкой заклепочных отверстий. Полная длина моста составляет 2400 м, масса элементов усиления - 2700 т.
Для работы на фермах применили объемлющую многоэтажную раму, перемещающуюся по верхнему поясу ферм на пневматических автомобильных тележках. Для уменьшения массы подвесного пролета на нем была уложена металлическая сквозная ячеистая плита проезжей части с частичным заполнением легким бетоном.
Реконструкция моста подвесной системы
Уильямсбургский мост, соединяющий о. Манхэттен с районом Бруклин (г. Нью-Йорк), был построен в 1903 году и в то время был одним из самых крупных висячих мостов в мире. К настоящему времени интенсивность движения по мосту с восемью полосами движения достигла 80 тыс. авт/сут.
На первом этапе реконструированы два боковых проезда, по которым уже открыто движение. На втором этапе закончена замена наиболее поврежденных коррозией тросов подвески главного пролета длиной 487 м. Из 156 подвесок главного пролета новыми заменили одну треть.
Четыре несущие кабеля для защиты от коррозии при строительстве покрыты смесью графита с льняным маслом. Графит, вступая во взаимодействие с влагой воздуха, создал условия для прохождения электрохимической реакции. По мнению специалистов, процесс коррозии несущих кабелей станет опасен через 10-20 лет. Впервые в истории мостостроения замену кабелей намечено провести без остановки движения по мосту.
Строительство системы мостов между островами Хонсю и Сикоку в Японии
Несколько больших мостов для совмещенного железнодорожного и автомобильного движения соединят о. Сикоку с другими островами на юге страны.
Строительство ведут в трех направлениях. На востоке будет сооружен мост от Наруто (о. Сикоку) через о. Авадзи к Акаси (о. Хонсю). На западе строительство будут вести между островами Ономити (о. Хонсю) и Имабари (о. Сикоку), для чего используют группу островов, расположенных между этими городами. Строительство мостов (автомобильных и железнодорожных) на севере о. Сикоку от Сикаиде в направлении Курасики (о. Хонсю) практически завершено.
Между Сикаиде и Курасики уже сооружено шесть больших мостов общей протяженностью 9,6 км. Общая протяженность мостов на этом направлении составляет 13,2 км.
Первое сооружение (от о. Хонсю) - это мост классической висячей конструкции длиной 1448 м с главным пролетом длиной 956 м и стальными пилонами высотой 140 м. За ним следует балочный виадук длиной 1,3 км. Далее следует один за другим два моста длиной по 1,92 км с вантово-балочными пролетными строениями с параллельным расположением вант, с центральными пролетами длиной по 0,427 км и опиранием на расположенное между ними на небольшом острове массивное сооружение длиной 0,1 км. Следующее сооружение - это балочный мост длиной 0,266 км, затем сооружение рамной конструкции длиной 0,611 км со средним пролетом 0,244 км, к нему примыкает мост длиной 0,717 км с балочно-неразрезными строениями.
Далее следует пара висячих мостов общей длиной 3,335 км с центральными пролетами 1,006 и 1,118 км и общим средним анкерным блоком. Эти мосты перекрывают пролив в самом оживленном судоходном месте, поэтому высота подмостового габарита составляет не менее 66 м. Оживленное движение судов (до 1000 в сутки) привело к необходимости некоторых мер безопасности. Так, например, для предотвращения искажений индикаций на радарах судов при их прохождении под мостом на конструкцию нанесена пленка с резиновым и ферритовым покрытием, а на опорах и устоях под углом, отражающем лучи радаров, закреплены специальные щитки. Все элементы конструкции, расположенные на высоте уровня моря, защищены двойными рядами причальных палов, между которыми находятся коробчатые стальные элементы, значительно уменьшающие ударную силу волн.
На всех мостах на нижнем ярусе расположена двухпутная железная дорога, отвечающая требованиям скоростных линий, а на верхнем ярусе - две двухполосные автомобильные дороги.
При строительстве мостов использовали в основном конструктивные элементы заводского изготовления, подаваемые к месту монтажа плавучими кранами грузоподъемностью 3000 т.
Для всех мостов подготавливали ванты из параллельных кабелей, содержащих 154 пучка со 127 проволоками в каждом. Исключение составил самый северный мост длиной 1448 м. Один из концов моста закрепляли на территории парка, поэтому анкерное сооружение должно было иметь минимальные размеры. Для этого моста изготовили пучки, содержащие 552 проволоки.
Стальные конструкции использовали не только для пролетных строений, но и для фундаментов мостов. Для парного моста подвесной системы изготовили шесть стальных опускных колодцев, пять подобных колодцев изготовили для других мостов. Ширина опускных колодцев в основании составляет 60,77 м, высота - 56 м. Максимальная масса опускных колодцев составляет 15 700 т.
Евгений МАРГАЙЛИК
В США разработано несколько моделей специальных кранов, смонтированных на шасси грузового автомобиля и предназначенных для обследования мостов и проведения небольших по объему ремонтных работ. Стрела таких кранов представляет собой многозвенную, шарнирно-сочлененную конструкцию с люлькой или платформой для размещения рабочих. Привод механизма перемещения гидравлически-тросовый. Управление перемещением люльки может осуществляться как с пульта, установленного на автомобиле, так и из люльки. Блокирующее устройство исключает работу крана до установки выносных опор в рабочее положение. Кран модели "Super Snooper", размещенный на проезжей части моста, подает люльку с двумя рабочими на 7,6 м ниже уровня проезда и на 12 м под пролетное строение поперек моста. Люлька снабжена переговорным устройством, обеспечивающим связь находящихся в ней рабочих с оператором в автомобиле.
У крана модели "Pilot Snooper" люлька перемещается по кругу диаметром 6 м. Кран модели "Peeper", находящийся под мостом, поднимает люльку на высоту 10,6 м, а размещенный на проезжей части моста, подает люльку на 7,3 м под пролетное строение поперек моста.
Кран модели "Sky Worker", установленный под мостом, подает люльку с двумя рабочими на высоту 15,8 м. Развертывание кранов из транспортного в рабочее положение занимает 5-10 минут.
Для обследования и ремонта мостов применяются также передвижные платформы, подвешиваемые под пролетное строение на роликах к нижнему поясу двутавровых главных балок или на специально натягиваемых под пролетным строением тросах. Высота подвески регулируется с платформы. Платформа собирается в течение нескольких минут двумя рабочими. Вдоль пролетного строения платформу перемещает один человек.
Материалы для ремонта мостов
Ремонтные работы на мостах часто приходится проводить, не прекращая движения транспортных средств. В этих условиях значение приобретают используемые для ремонта материалы со специальными свойствами. Среди них быстродействующие растворы и бетоны.
"Renderoc" - раствор на основе полимеризированного портландцемента - предназначен для ремонта вертикальных и потолочных поверхностей. За один проход можно нанести слой толщиной до 15 см. Материал обладает малой усадкой.
"Pike Patch" - это раствор на основе портландцемента. Он предназначен для ремонта железобетонных плит проезжей части и покрытий. Такой раствор через 1 час укладки набирает прочность 21 МПа.
"Gelroc" - это раствор на основе цемента, он используется для ремонта бетонных поверхностей, через 1 ч после укладки при температуре 22°С приобретает прочность на сжатие 14 МПа. Рабочий диапазон температуры воздуха при укладке этого материала составляет 4-32°С. Такой раствор обладает высокой плотностью и непроницаемостью, стоек к воздействию солей, применяемых для борьбы с обледенением проезжей части мостов.
"Master-Patch-70" - это раствор с металлическим заполнителем. Он обладает малой усадкой, высокой прочностью и сопротивляемостью на истирание, быстро твердеет, через 6-9 часов после его укладки возможен пропуск транспортных средств.
Стальные волокна "Dramix" применяются для дисперсного армирования бетона. При их использовании повышаются устойчивость к воздействию динамических и ударных нагрузок и усталостная прочность бетона, снижается его хрупкость. Волокна с загибом на конце поставляют в связках по 30 штук в каждой. Волокна в связке соединены между собой клеем, который распадается при перемешивании бетонной смеси, при этом достигается высокая однородность их распределения по объему бетона.
"Set-45" - это экзотермический, быстротвердеющий бетон с высокой прилипающей способностью. Такая бетонная смесь предназначена для ремонта железобетонной плиты проезжей части и бетонных покрытий, она при нулевой температуре без дополнительного прогрева приобретает прочность на сжатие 35 МПа.
Борьба с коррозией арматуры
Разрушение плиты проезжей части моста особенно опасно в тех конструкциях, в которых она является не только настилом для пропуска нагрузки, но и элементом пролетного строения, определяющим его несущую способность. Как показывает практика, плита проезжей части может выйти из строя за 10-15 лет эксплуатации моста.
К мероприятиям, которые могут повысить долговечность плиты, можно отнести следующие:
1. Повышение качества бетона. В некоторых случаях это может полностью обеспечить сохранение плиты. Широкое применение в сталежелезобетонных конструкциях сборных плит заводского изготовления частично решает указанную задачу, однако при этом слабым местом остаются стыки плит и узлы объединения плиты с пролетным строением, которые и ведут к снижению несущей способности сталежелезобетонной конструкции в целом. Увеличение прочности, плотности, морозостойкости бетона, а также строгое соблюдение толщины защитного слоя позволяет увеличить срок службы плиты. Плотность бетона повышают посредством применения воздухововлекающих добавок и суперпластификаторов. Для подавления коррозии в бетон добавляют нитрат кальция. Применение белой сажи в сочетании с суперпластификатором повышает прочность бетона, снижает его проницаемость для солей и увеличивает его электрическое сопротивление.
2. Широкое применение арматуры с защитным покрытием на основе эпоксидной смолы. Эпоксидное покрытие полностью исключает возможность контакта противогололедных солей с металлом. Строительные нормы многих штатов содержат требования об обязательном применении в мостовом строительстве защищенной арматуры. Вязальная проволока также снабжается защитным покрытием из перхлорвинила. Защитное покрытие арматуры может быть также нанесено электрохимическим способом.
3. Укладка защитных слоев по бетону плиты. Они предотвращают проникание противогололедных солей в незащищенную арматуру. Защитные растворы приготавливают с применением латекса и полимерных добавок. Бетон с латексными добавками снижает проницаемость солей, обладает большей пластичностью при укладке и более высоким сопротивлением на растяжение по сравнению с обычным бетоном. Дисперсное армирование полипропиленовыми волокнами повышает трещностойкость защитного слоя из бетона и снижает величину его усадки.
4. Покрытие плиты герметизирующими водонепроницаемыми пленками. Пропитка бетона эпоксидными составами.
5. Применение арматуры из нержавеющих марок стали.
6. Катодная защита арматуры. Она является единственным способом остановки уже начавшего процесса коррозии, если он не перешел через определенный критический предел. Система катодной защиты может эксплуатироваться, по мнению специалистов, в течение 40 лет, однако для этого требуются ежегодные расходы на эксплуатацию в связи с необходимостью постоянной подачи электроэнергии.
7. Применение для борьбы с обледенением химикатов, не вызывающих коррозию металла, например кальциевого ацетата магния, однако его стоимость намного выше стоимости хлористого натрия.
8. Устройство водоотвода. По мнению специалистов, устройство водоотвода способствует повышению долговечности моста и снижению расходов на его содержание.
Ремонт мостов с металлическими пролетными строениями
Определение перспективного роста интенсивности движения представляет собой сложную задачу с большим числом неизвестных, величину которых не всегда удается правильно оценить. Примером подобной проблемы может служить мост через р. Гудзон в г. Нью-Йорке.
Речная часть моста состоит из сквозных клепаных ферм консольно-подвесной системы, центральный судоходный пролет длиной 304 м выполнен с подвесной фермой длиной 230 м. Для расширения моста потребовалось усилить пояса ферм, раскосы и стойки, кроме того, были поставлены дополнительные шпренгеля. Для усиления применяли атмосферостойкую низколегированную сталь. Для временной разгрузки усиливаемых элементов использовали домкратную систему. Элементы усиления включались в работу на высокопрочных болтах с предварительной рассверловкой заклепочных отверстий. Полная длина моста составляет 2400 м, масса элементов усиления - 2700 т.
Для работы на фермах применили объемлющую многоэтажную раму, перемещающуюся по верхнему поясу ферм на пневматических автомобильных тележках. Для уменьшения массы подвесного пролета на нем была уложена металлическая сквозная ячеистая плита проезжей части с частичным заполнением легким бетоном.
Реконструкция моста подвесной системы
Уильямсбургский мост, соединяющий о. Манхэттен с районом Бруклин (г. Нью-Йорк), был построен в 1903 году и в то время был одним из самых крупных висячих мостов в мире. К настоящему времени интенсивность движения по мосту с восемью полосами движения достигла 80 тыс. авт/сут.
На первом этапе реконструированы два боковых проезда, по которым уже открыто движение. На втором этапе закончена замена наиболее поврежденных коррозией тросов подвески главного пролета длиной 487 м. Из 156 подвесок главного пролета новыми заменили одну треть.
Четыре несущие кабеля для защиты от коррозии при строительстве покрыты смесью графита с льняным маслом. Графит, вступая во взаимодействие с влагой воздуха, создал условия для прохождения электрохимической реакции. По мнению специалистов, процесс коррозии несущих кабелей станет опасен через 10-20 лет. Впервые в истории мостостроения замену кабелей намечено провести без остановки движения по мосту.
Строительство системы мостов между островами Хонсю и Сикоку в Японии
Несколько больших мостов для совмещенного железнодорожного и автомобильного движения соединят о. Сикоку с другими островами на юге страны.
Строительство ведут в трех направлениях. На востоке будет сооружен мост от Наруто (о. Сикоку) через о. Авадзи к Акаси (о. Хонсю). На западе строительство будут вести между островами Ономити (о. Хонсю) и Имабари (о. Сикоку), для чего используют группу островов, расположенных между этими городами. Строительство мостов (автомобильных и железнодорожных) на севере о. Сикоку от Сикаиде в направлении Курасики (о. Хонсю) практически завершено.
Между Сикаиде и Курасики уже сооружено шесть больших мостов общей протяженностью 9,6 км. Общая протяженность мостов на этом направлении составляет 13,2 км.
Первое сооружение (от о. Хонсю) - это мост классической висячей конструкции длиной 1448 м с главным пролетом длиной 956 м и стальными пилонами высотой 140 м. За ним следует балочный виадук длиной 1,3 км. Далее следует один за другим два моста длиной по 1,92 км с вантово-балочными пролетными строениями с параллельным расположением вант, с центральными пролетами длиной по 0,427 км и опиранием на расположенное между ними на небольшом острове массивное сооружение длиной 0,1 км. Следующее сооружение - это балочный мост длиной 0,266 км, затем сооружение рамной конструкции длиной 0,611 км со средним пролетом 0,244 км, к нему примыкает мост длиной 0,717 км с балочно-неразрезными строениями.
Далее следует пара висячих мостов общей длиной 3,335 км с центральными пролетами 1,006 и 1,118 км и общим средним анкерным блоком. Эти мосты перекрывают пролив в самом оживленном судоходном месте, поэтому высота подмостового габарита составляет не менее 66 м. Оживленное движение судов (до 1000 в сутки) привело к необходимости некоторых мер безопасности. Так, например, для предотвращения искажений индикаций на радарах судов при их прохождении под мостом на конструкцию нанесена пленка с резиновым и ферритовым покрытием, а на опорах и устоях под углом, отражающем лучи радаров, закреплены специальные щитки. Все элементы конструкции, расположенные на высоте уровня моря, защищены двойными рядами причальных палов, между которыми находятся коробчатые стальные элементы, значительно уменьшающие ударную силу волн.
На всех мостах на нижнем ярусе расположена двухпутная железная дорога, отвечающая требованиям скоростных линий, а на верхнем ярусе - две двухполосные автомобильные дороги.
При строительстве мостов использовали в основном конструктивные элементы заводского изготовления, подаваемые к месту монтажа плавучими кранами грузоподъемностью 3000 т.
Для всех мостов подготавливали ванты из параллельных кабелей, содержащих 154 пучка со 127 проволоками в каждом. Исключение составил самый северный мост длиной 1448 м. Один из концов моста закрепляли на территории парка, поэтому анкерное сооружение должно было иметь минимальные размеры. Для этого моста изготовили пучки, содержащие 552 проволоки.
Стальные конструкции использовали не только для пролетных строений, но и для фундаментов мостов. Для парного моста подвесной системы изготовили шесть стальных опускных колодцев, пять подобных колодцев изготовили для других мостов. Ширина опускных колодцев в основании составляет 60,77 м, высота - 56 м. Максимальная масса опускных колодцев составляет 15 700 т.
Евгений МАРГАЙЛИК
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 24 за 1998 год в рубрике техника
