Прогнозирование и обоснование сроков службы проектируемых железобетонных мостов

В статье обозначена проблема директивного назначения сроков службы мостов в действующих нормативных документах при отсутствии механизмов расчета и обоснования данных сроков для конкретного сооружения с учетом условий его эксплуатации. Срок службы является одной из определяющих характеристик, ответственных за основные параметры мостового сооружения. Перечислены существующие перспективные подходы, которые могут быть применены для прогнозирования долговечности мостов, а также указаны основные дефекты, которые часто встречаются при обследовании железобетонных автодорожных мостов. В данном исследовании предлагается методика определения срока службы железобетонной плиты проезжей части балочного пролетного строения, основанная на описании механизмов деградации защитного слоя и кинетики протекания коррозионных процессов. Период деградации защитного слоя описывается двумя процессами, идущими параллельно: карбонизацией бетона, а также проникновением и накоплением до критического значения хлоридов. В основе описания данных процессов лежат фундаментальные законы аналитической теории диффузии А. Фика. Модель изменения таких климатических параметров, как температура и влажность окружающей среды, предлагается представлять в виде синусоидальной функции. Предложена кусочно-линейная функция изменения поверхностной концентрации хлоридов во времени, имитирующая резкое возрастание концентрации в зимний период от обработки проезжей части автодорожных мостов противогололедными материалами. Представлен стохастический подход, позволяющий учитывать случайный характер исходных параметров, в основе которого лежит метод Монте-Карло. Выполнен расчет в соответствии со стохастической моделью железобетонного балочного пролетного строения моста, по результатам которого получены гистограммы распределения основных периодов срока службы, а также построены интегральные функции распределения.

1. СП 259.1325800.2016. Мосты в условиях плотной городской застройки. Правила проектирования : свод правил : утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 20 октября 2016 г. № 723/пр : дата введения 2017-04-21. Москва : Стандартинформ, 2017. IV, 19 c.

2. Изменение № 1 к СП 35.13330.2011 «СНиП 2.05.03–84* Мосты и трубы» : утверждено и введено в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 3 декабря 2016 № 879пр : дата введения 2017-06-04. Москва, 2017. 37 c.

3. ГОСТ 27751–2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения : межгосударственный стандарт : введен впервые : введен 2015-07-01. Москва : Стандартинформ, 2015. II, 13 c.

4. Концепция улучшения состояния мостовых сооружений Федеральной сети автомобильных дорог России (на период 2002–2010 гг.) : утверждена распоряжением Минтранса России № ИС-1146-р от 25.12.2002. Москва, 2002. 30 c.

5. Шишкалова А. На реконструкцию и строительство мостов и путепроводов до 2024 года направят 290 млрд рублей // Росавтодор : федеральное дорожное агентство : [сайт]. URL: https://rosavtodor.gov.ru/presscenter/news/429991. Дата публикации: 10.03.2021.

6. Crevello Gina, Noyce Paul, Bransby-Zachary Charles. Service life predictions for reinforced concrete bridges // Structural Forensics. 2015. October. P. 10.

7. Гузеев Е. А., Леонович С. Н., Пирадов К. А. Механика разрушения бетона: вопросы теории и практики. Брест : Брестский политехнический институт, 1999. 218 с.

8. Осипов В. О. Долговечность металлических пролетных строений железнодорожных мостов. Москва : Транспорт, 1982. 287 с.

9. Лантух-Лященко А. И. Вероятностная модель оценки технического состояния и прогноза остаточного ресурса элементов автодорожных мостов // Дороги и мосты : сборник / Министерство транспорта Российской Федерации, Федеральное дорожное агентство (Росавтодор). 2007. № 2. С. 103–110.

10. Чирков В. П. Вероятностные методы расчета мостовых железобетонных конструкций. Москва : Транспорт, 1980. 134 с.

11. Овчинников И. Г., Раткин В. В., Землянский А. А. Моделирование поведения железобетонных элементов конструкций в условиях воздействия хлоридсодержащих сред. Саратов : Саратовский государственный технический университет, 2000. 232 с.

12. Межнякова А. В. Вероятностный расчет железобетонных элементов конструкций с учетом воздействия хлоридсодержащих сред : специальность 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Межнякова Анна Владимировна. Саратов, 2011. 350 с.

13. Шестовицкий Д. А. Прогнозирование срока службы железобетонных пролетных строений автодорожных мостов : специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Шестовицкий Дмитрий Александрович. Москва, 2017. 254 с.

14. Карапетов Э. С., Шестовицкий Д. А. Прогноз срока службы железобетонных мостов на основе модели процесса карбонизации защитного слоя // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2016. Т. 13, № 1 (46). С. 14–24.