Дефекты от сейсмического воздействия

Повреждения опор мостов от сейсмического воздействия можно подразделить на две группы:

перемещения опор относительно первоначального положения (сдвиги, осадки, наклоны, опрокидывание);

нарушения целостности конструкции опор (трещины, разломы, раскрытие швов и т. д.).

Повреждения обоих видов нередко возникают одновременно.

Наиболее характерным повреждением устоев является их скольжение (сдвиг) в сторону пролета, часто сопровождаемое наклоном и осадкой. Такие повреждения весьма распространены, особенно при наличии вокруг фундаментов устоев слабых глинистых грунтов; в единичных случаях деформации устоев могут происходить при землетрясениях силой от 7 баллов. Повреждения устоев являются следствием воздействия увеличившегося давления на них грунта со стороны насыпи, инерционных сил от пролетных строений и самих устоев, а иногда и в результате скольжения наклонно залегающих пластов берегового массива в сторону водотока. Перемещения устоев в сторону пролета часто бывают значительными и могут привести к полному разрушению мостов.

Характерными повреждениями промежуточных опор являются их осадки и наклоны, а иногда горизонтальные перемещения. Отмечены случаи поднятия опор относительно первоначального положения, а также их поворота в горизонтальной плоскости. Осадки и наклоны опор в большинстве случаев наблюдаются при фундаментах мелкого заложения, а также фундаментах из висячих свай, заглубленных в мелкие или пылеватые водонасыщенные пески средней плотности сложения, текучепластичные и текучие супеси, суглинки и глины. При землетрясении 9 баллов и более деформации опор достигают больших величин и являются массовыми. Установлено, что в общем случае осадки и наклоны опор уменьшаются с увеличением глубины заложения фундаментов и размеров их подошвы.

В безростверковых опорах при землетрясении возникают трещины в ригелях и местах примыкания стоек к ригелю. В свайных фундаментах с высоким ростверком возникают повреждения в виде горизонтальных или косых трещин в сваях; вблизи заделки свай в ростверк раздробляется бетон, выпучиваются сжатые стержни арматуры.

Анализ характера сейсмических повреждений мостов показывает, что они являются следствием воздействия комплекса факторов, из которых наиболее важны следующие:

горизонтальные силы инерции (сейсмические силы), возникающие при колебательных движениях масс сооружения под воздействием колебаний грунтового основания. Эти силы в большинстве случаев считаются основной причиной повреждения сооружений;

вертикальные силы инерции (сейсмические силы), вызванные вертикальной составляющей сейсмических колебаний грунта. Эти силы незначительны по сравнению с основными вертикальными нагрузками сооружения, поэтому они редко являются непосредственной причиной повреждения сооружений. Однако такие силы уменьшают запасы устойчивости фундаментов опор против сдвига и опрокидывания;

сейсмическое горизонтальное давление грунта на устои мостов;

сейсмическое (гидродинамическое) давление воды на промежуточные опоры мостов;

значительное снижение несущей способности грунтов, особенно водонасыщенных рыхлых песков и текучих и текуче-пластичных глинистых грунтов. Из-за этого происходят большие осадки и наклоны опор мостов;

остаточные деформации природного рельефа в виде оползней, обвалов и т. п.;

смещения по плоскостям тектонических нарушений, приводящие к образованию сбросов и сдвигов.

Методики обследования мостов

Общие положения

7.1.1. основная цельобследования вводимого в эксплуатацию искусственного сооружения (приемочного обследования)- определение соответствия сооружения требованиям государственных стандартов и нормативных документов, предъявляемым к качеству примененных материалов ивыполненных работ, а также утвержденному проекту сооружения (установленным требованиям).

7.1.2. основная цель обследования эксплуатируемого сооружения - получение необходимых данных для установления технического состояния и условий его дальнейшей эксплуатации.

7.1.3.организация проведения работ по обследованию искусственных сооружений возлагается на Мостоиспытательные станции, в ведении которых находятся эти сооружения. По согласованию с Управлением пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры к обследованию могут привлекаться специализированные и научные организации.

7.1.4.не допускается проводить обследования: в ненастную погоду, при температуре наружного воздуха ниже минус 25 °С, при наличии на обследуемых конструкциях снежного покрова, инея, наледи, а также над рекой во время ледостава и ледохода.

7.1.5.для установления технического состояния мостового сооружения необходимо располагать следующими исходными данными: геометрическими размерами конструкций, характеристиками примененных материалов, размерами и характером дефектов, действующими нагрузками, статическими схемами конструктивных элементов и сооружения в целом. Отмеченные данные получают и уточняют в ходе детального осмотра и инструментального обследования. Перечень технических средств, необходимых для инструментального обследования мостового сооружения, представлен в приложении И.

7.1.6.обследования следует проводить по предварительно разработанным программам, составленным исполнителями работ. В программах должны быть отражены общая цель и основные задачи предпринимаемых работ, приведены содержание и объемы работ по обследованию.

Объём работ по обследованию зависит от состояния пролётного строения, его доступности для осмотра, а также наличия, полноты и доступности проектной документации.

При обследовании мостовых сооружений следует применять систему обозначений и счета элементов сооружения, принятую в технической документации или используемую эксплуатирующей организацией. Эта система должна использоваться как в полевых, так и в отчетных документах по обследованию. Как правило, для единообразия записей во всей технической документации счет опор и пролетов необходимо вести по ходу километров, а пролетных строений пешеходных мостов и автодорожных путепроводов, как и наименование сторон искусственных сооружений - слева направо по ходу километров. При этом счет опор начинается с нуля, а пролетных строений - с единицы.

7.1.7. техническое обследование искусственных сооружений проводится в два этапа.

7.1.7.1. первый этап – предварительное обследование искусственного сооружения.Основной задачей предварительного обследования является определение общего состояния конструкций мостового сооружения, определение состава намечаемых работ и сбора исходных данных, необходимых для определения объема детального инструментального исследование.

В состав работ по предварительному обследованию входят:

общий осмотр сооружения;

сбор общих сведений о сооружении (время строительства, сроки эксплуатации);

гидрогеологические условия участка и общие характеристики грунтов оснований;

ознакомление с архивными материалами изысканий;

изучение материалов ранее проводившихся на данном объекте обследований состояния строительных конструкций.

На стадии предварительного визуального обследования устанавливаются по внешним признакам категории технического состояния конструкций в зависимости от имеющихся дефектов и повреждений.

7.1.7.2. второй этап – детальное инструментальное обследование искусственного сооружения.

Детальное обследование включает:

визуальное обследование конструкций (с фотофиксацией видимых дефектов);

обмерные работы – определяются конфигурация, размеры, положение в плане и по вертикали конструкций и их элементов;

инструментальные обследования:

измерение прогибов и деформаций;

определение характеристик материала несущих конструкций;

осадки фундаментов и деформации грунтов оснований;

определение физико-технических характеристик материалов обследуемых конструкций в лабораторных условиях(по решению обследовательской организации выполняется в целях более точной оценки технического состояния сооружения в лабораториях специализированных организаций);

обобщение результатов исследований.

7.1.8. результаты обследований мостовых сооружений оформляются в виде заключений и отчетов.

Заключения по результатам обследований и испытаний вновь построенных или реконструированных сооружений составляются организациями при необходимости передачи полученных данных приемочным комиссиям в сжатые сроки. Кроме того, заключения могут составляться организациями по результатам работ локального характера.

Документы по результатам обследований должны содержать:

в заключениях:

краткое описание объекта обследования;

перечень выполненных работ;

основные результаты работ и их краткий анализ;

выводы о возможности пропуска нагрузок по сооружению;

в отчетах:

описание конструкций сооружения и необходимые сведения из проектной и другой технической документации по сооружению, использованные для обоснования выводов;

краткое описание технологии строительства с указанием имеющихся отступлений, а также дефектов, возникших на стадии строительства;

результаты контрольных измерений и инструментальных съемок;

результаты осмотра сооружения с указанием состояния отдельных его частей и описанием обнаруженных дефектов и повреждений;

обнаруженные дефекты и повреждения заносят в ведомостьдефектов (рекомендуемая форма ведомости приведена в приложении К), при заполнении ведомости дефекты идентифицируют с имеющимися в каталогах дефектов ЕК АСУИ ИССО;

выводы о состоянии сооружения и о соответствии его работы расчетным предпосылкам;

оценку грузоподъемности моста (при необходимости);

мероприятия по устранению обнаруженных дефектов и повреждений;

условия дальнейшей эксплуатации сооружения.

При необходимости проведения повторных обследований (в том числе для изучения работы сооружения по истечении некоторого срока эксплуатации) или длительных наблюдений в выводах следует делать соответствующие предложения.

Грузоподъемность моста следует определять как предельно допустимые для моста классы нагрузок, рассчитываемые по схемам действующих нормативных нагрузок от транспортных средств и пешеходов.

В отчет необходимо включать чертежи, схемы, фотографии и другие иллюстрационные материалы. Вспомогательные материалы, расчетные таблицы и т.п. следует приводить в приложениях.

В приложениях к отчету рекомендуется также помещать: техническое задание, программу обследований, заключение, выписки из проектной, строительной и эксплуатационной документации, результаты поверочных расчетов, акты и материалы по работам, выполненным с привлечением специализированных организаций, и др.

Перед выполнением работ по обследованию конкретного типа пролетных строений и их элементов составляются или используются разработанные технологические карты, соответствующие поставленных задачам. Формы технологических карт по обследованию элементов мостов приведены в отдельном томе.