Существующие методы обнаружения размывов опор железнодорожных мостов не исключают возникновения непредвиденных аварийных ситуаций. Это связано с невозможностью выполнения работ в период паводков, а также с довольно редкой периодичностью промеров глубин на малых и средних мостах. Поэтому целью исследования является повышение эксплуатационной надежности железнодорожных мостов за счет совершенствования метода обнаружения размывов грунта у опор по частотам собственных колебаний.
В ходе исследования для установления фактического динамического характера работы опор железнодорожных мостов выполнены натурные измерения частот собственных колебаний. Вибродиагностика проведена для 30 опор различного конструктивного исполнения при фактической глубине заложения фундаментов. Измерения произведены с применением многофункциональной измерительной системы «Тензор МС». Для прогнозирования изменений зафиксированных частот колебаний при развитии размыва выполнены расчетные исследования. Разработанные математические модели опор учитывают совместность их работы с пролетными строениями и взаимодействие с грунтами основания. Выполнена оценка характера работы опорных частей при свободных колебаниях конструкции. Также установлена необходимая степень детальности моделирования конструкций для получения данных, соответствующих фактически зафиксированным. Оценка соответствия модели фактическому динамическому характеру работы опор произведена по величине конструктивного коэффициента. После верификации расчетных моделей для всех объектов исследования выявлены расчетно- экспериментальные зависимости частот колебаний опор от глубины размыва.
Внедрение усовершенствованного метода мониторинга размывов грунта у опор железнодорожных мостов позволит повысить эксплуатационную надежность железнодорожных мостов, а также сократить затраты на проведение работ по контролю глубин размывов.

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.

Проектирование и строительство высокоскоростных железнодорожных магистралей сопровождается необходимостью учета некоторых нагрузок и воздействий, как правило не принимаемых во внимание при проектировании обычных железных дорог. Среди таких специальных нагрузок, учет которых обязателен при расчете объектов инфраструктуры высокоскоростных железнодорожных магистралей, выделяется нагрузка от аэродинамического воздействия движущегося высокоскоростного подвижного состава. Одной из наиболее подверженных аэродинамическому воздействию конструкций является пешеходный путепровод, что обуславливается его относительно небольшой массой и непосредственной близостью к движущемуся поезду. Выполненный анализ отечественных и зарубежных нормативов и методик учета аэродинамического воздействия от движущегося высокоскоростного поезда показал, что в них отсутствует ряд расчетных случаев, характерных для пешеходных переходов, автодорожных путепроводов, конкорсов и т. д., а именно воздействие на вертикальные поверхности, расположенные над габаритом перпендикулярно оси движения поезда.
В данной работе рассматривается исследование аэродинамического воздействия высокоскоростного поезда на пешеходный путепровод. Анализ результатов выполненной серии расчетов позволил установить характер распределения давлений на поверхности рассматриваемого сооружения, в том числе и на фронтальную поверхность. Также были определены характер и интенсивность силового воздействия на конструкцию, а именно продольной и подъемной аэродинамических сил, в зависимости от положения движущегося поезда и таких параметров конструкции, как высота над уровнем головки рельса и расстояние от рассматриваемого сечения до оси движения поезда.
В заключение приведены предложения по совершенствованию существующих методик учета аэродинамического воздействия.

Исследование динамической работы пролетных строений мостов при воздействии высокоскоростной временной железнодорожной нагрузки является необходимым для корректного моделирования колебательных процессов, возникающих в конструкциях мостового сооружения. Создание полных расчетных моделей динамического взаимодействия системы «мост – путь – поезд» позволяет определять допустимые скорости движения высокоскоростных поездов как для эксплуатируемых мостовых сооружений, так и для проектируемых.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований, полученных при проведении полевых динамических испытаний сталежелезобетонных пролетных строений мостового сооружения, расположенного на железнодорожной линии Санкт-Петербург – Москва, при прохождении высокоскоростного поезда «Сапсан». В ходе проведения полевого эксперимента были выполнены измерения ускорений и перемещений, возникающих в конструкциях пролетных строений при воздействии высокоскоростного подвижного состава. При дальнейшей обработке результатов полевых измерений рассмотрены две расчетные модели для оценки динамической работы конструкций пролетных строений и подвижного состава. В качестве первой принята упрощенная модель одиночного пролетного строения, позволяющая учитывать воздействие подвижного состава по принципу последовательно расположенных сил, соответствующих схеме подвижного состава. В расчетной схеме не учитываются жесткость и демпфирование верхнего строения пути и динамические параметры подвижного состава. Ввиду расхождения экспериментальных и расчетных данных в ходе дальнейшего исследования рассмотрена более сложная модель, позволяющая учитывать все пролетные строения в составе моста, согласно схеме сооружения, параметры жесткости и демпфирования верхнего строения пути и подвижного состава. Динамический расчет взаимодействия элементов системы «мост – путь – поезд» выполнен в нелинейной нестационарной постановке.
На основе полученных данных произведена верификация указанных расчетных моделей на соответствие результатам, полученным в ходе натурного эксперимента, определены области их рационального применения, а также преимущества и недостатки. 

Планируемая высокоскоростная железнодорожная магистраль Москва – Санкт-Петербург предъявляет высокие требования к надежности и долговечности искусственных сооружений в своем составе. Срок службы основных несущих конструкций мостов назначается директивно нормами проектирования на уровне 100 лет, при этом отсутствует возможность его обоснования и расчетного подтверждения. Опыт эксплуатации позволяет сделать вывод о том, что единичные сооружения на существующих железнодорожных линиях достигают такого срока без реконструкции или капитального ремонта. В данной статье рассматривается коррозионно-усталостная долговечность как один из аспектов методики прогнозирования срока службы моста с учетом динамической нагрузки. Данный вид деградации железобетона вызывается комбинированным действием питтинговой коррозии арматуры и циклической нагрузки, которое приводит к зарождению и росту усталостной трещины в арматурном стержне. Приведена методика расчета времени роста трещины от ее зарождения до критического значения. В составе методики рассмотрены моделирование и динамический расчет железобетонного рамного пролетного строения моста, обработка спектра изгибающего момента, выделение средней величины напряжения и количества ее повторений, моделирование роста трещины с использованием принципов механики разрушения. Проанализированы поезда А1–А10 по СП 453 в диапазоне скоростей от 120 до 400 км/ч. Получены значения времени роста усталостной трещины для отобранных поездов и скоростей, вызывающих наибольший диапазон напряжений в арматуре.

В статье представлена методология неразрушающего контроля появления и развития усталостных трещин в элементах стальных мостов на всех этапах их развития с использованием инфракрасной термографии. Описаны методы термического неразрушающего контроля, основанные на балансе энергии (диссипативного разогрева и анализа термоупругих напряжений), и введен метод температурного скачка. Показано место каждого метода на каждом этапе развития усталостных трещин. Метод диссипативного разогрева применим на этапе зарождения трещины и позволяет установить циклическую долговечность по критерию возникновения макротрещины на основе анализа рассеивания энергии при неупругом деформировании. Метод анализа термоупругих напряжений позволяет выявить области, в которых имеются концентрации напряжений, вызванные внутренними несовершенствами и усталостными микротрещинами, оценить коэффициент интенсивности напряжений, изменение напряженного состояния после проведения ремонтных работ на конструкции, установить точное положение вершины трещины. Метод температурного скачка основан на теплоизоляционном эффекте трещины. Несмотря на то что этот метод в целом носит вспомогательный и приближенный характер, он имеет преимущество: в отличие от методов, основанных на балансе энергии, не требует механического воздействия, что открывает путь к его практическому применению. Для этого, как правило, достаточно естественного нагрева конструкции, однако можно использовать дополнительное стимулирование внешним тепловым источником. Приведены результаты применения представленных методов теплового неразрушающего контроля для обнаружения трещин и оценки структурной целостности как в лабораторных условиях, так и на эксплуатируемых мостах.

Развитие и реконструкцию транспортной инфраструктуры городов и их агломераций невозможно представить без пешеходных путепроводов. Они позволяют увеличить пропускную способность дорог при относительно небольших капиталовложениях, при этом обеспечив полную безопасность пешеходного движения. Пролетные строения пешеходных мостов относительно легкие в сравнении с автодорожными пролетами, что делает их чувствительными к различным по своей природе динамическим воздействиям, а также к общепринятым в инженерных расчетах упрощениям и пренебрежениям. В качестве подтверждения данного предположения в работе приведены результаты испытаний трех пешеходных мостов, построенных в 2009–2012 г. в Дальневосточном регионе. Полученные результаты обосновывают предложенную концепцию регулирования динамических характеристик пролетных строений.
Суть концепции заключается в использовании полимерных опорных частей с заданной сдвиговой жесткостью и демпфирующими свойствами, что создает возможность эффективного управления динамическими характеристиками пролетного строения. В качестве базового материала предлагается использовать полиуретан различных марок. В связи с отсутствием справочных данных о физико-механических характеристиках полиуретана различной жесткости (твердости) проведены опытные лабораторные исследования, описанные в данной статье. В рамках опыта изготовлено три серии опорных частей из резины и полиуретана различных марок.
В результате исследования получены значения модуля сдвига для испытуемых материалов. Кроме того, при динамических испытаниях выявлены признаки высокой диссипативности полиуретана по сравнению с резиной, используемой в опорных частях, что подтверждает его эффективность как демпфирующего элемента в пешеходном пролетном строении.
Материалы, изложенные в статье, обосновывают практическую значимость исследования, а полученные результаты будут применены при моделировании опорных частей для натурных объектов.

В настоящее время остро стоит вопрос развития северных регионов России за счет расширения сети железных и автомобильных дорог. Однако нормативная база по проектированию, строительству и эксплуатации мостов не в полной мере учитывает воздействие природно-климатических изменений, а также процессов деградации мерзлых грунтов на искусственные сооружения в течение всего их жизненного цикла. Для совершенствования строительных норм необходимо проводить исследования, направленные на изучение проблем, возникающих в процессе эксплуатации сооружений в условиях Крайнего Севера.
Создание методов решения этих проблем позволит повысить эксплуатационную надежность существующих мостов. Для этого необходимо развивать систему мониторинга и содержания искусственных сооружений, в том числе совершенствовать и методы надзора за техническим состоянием мостов. В рамках данного исследования для обследования мостов, построенных в криолитозоне, были использованы такие методы, как вибродиагностика, электротомография, электропрофилирование и георадарное зондирование. Исследования проведены на полигоне из 21 автодорожного моста, которые расположены на автомобильных дорогах Сургут – Салехард и Лабытнанги – Харп. Сравнение рассмотренных методов свидетельствует о перспективности метода вибродиагностики. В качестве основного контролируемого параметра принята собственная частота колебаний конструкции. Изменение частоты колебаний опор будет свидетельствовать об изменении жесткости основания опор мостов и растеплении мерзлых грунтов. Для лучшей обоснованности результатов исследования планируется организовать мониторинг температуры грунтов, а также выполнить геологические изыскания с уточнением характеристик грунтов основания.

Важнейшей задачей дорожной отрасли России является качественное улучшение состояния автомобильных дорог и искусственных сооружений на них. По официальным данным, около 30 % мостовых сооружений, расположенных на автомобильных дорогах регионального и межмуниципального значения, находятся в неудовлетворительном, предаварийном и аварийном состоянии.
Целью исследования была разработка нового конструктивно-технологического решения усиления пролетного строения мостовых сооружений для существенного повышения их грузоподъемности, пропускной способности при сохранении на период реконструкции движения по сооружению и под ним.
В статье отражены исследования автора по рассматриваемой проблеме, в том числе приведен анализ применяемых методов усиления, включающий обобщение существующих технических решений, описаны натурные испытания предлагаемого метода на специально изготовленном испытательном стенде. Приведены преимущества и конкретные примеры успешного применения метода при ремонте и реконструкции объектов. Метод основан на новом подходе к переформированию элементов усиления: не в каждой отдельной балке, а за счет объединения двух, трех соседних балок в новую монолитную коробчатую. Причем такая конструкция может быть использована как для усиления отдельного разрезного пролета, так и для переустройства в неразрезное пролетное строение при замене набора опорных частей.
В итоге получается абсолютно новая конструкция пролетного строения, представляющая собой коробчатую монолитную неразрезную цельную балку, где бывшие балки разрезной балочной системы служат на первой стадии только в качестве несъемной опалубки, а на последующей стадии, включившись в совместную работу, выступают в качестве каркасного элемента, в центре которого находится монолитная напряженная конструкция.