Курс лекций по дисциплине: Содержание и реконструкция мостов и тоннелей

для подготовки специалистов по направлению 271501 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Автор: Смердов Дмитрий Николаевич,

канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры «Мосты и транспортные тоннели» ФГБОУ ВПО УрГУПС

Екатеринбург, 2014 г. Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 2

Введение 16

Общие сведения по эксплуатации мостов и транспортных тоннелей 16

1 Современная техническая политика содержания ИССО 17

1.1 Изменение условия эксплуатации ИССО 21

1.1.1 Изменение величины проектных нагрузок 21

1.1.2 Изменение скорости движения нагрузки 22

1.1.3 Интенсивность движения нагрузки 23

1.2 Техническая политика в содержании ИССО 24

2 Общие сведения о конструкции и состоянии мостов и транспортных тоннелей на дорогах России 26

2.1 Конструкции железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов 27

2.1.1 Основные проблемы, связанные с железобетоном как материалом, из которого изготовлены пролетные строения 32

2.2 Конструкция металлических пролетных строений железнодорожных мостов 32

2.2.1 Виды металлов, применяемых в мостостроении в разные годы 33

2.2.2 Виды соединений, применяемые в металлических пролетных строениях 34

2.2.3 Основные несущие конструкции металлических пролетных строений 35

2.2.4 Основные проблемы, связанные с металлом, как материалом, из которого изготовлены пролетные строения 40

2.3 Опоры мостов 40

2.3.1 Каменные опоры 40

2.3.2 Бетонные опоры 41

2.3.3 Сборные опоры 41

2.3.4 Сборно-монолитные опоры 42

2.3.5 Железобетонные опоры 42

2.3.6 Проблемы при эксплуатации опор 43

2.4 Водопропускные трубы 43

2.5 Пешеходные мосты. 45

3 Организация содержания искусственных сооружений на железных, автомобильных дорогах и в городах 48

3.1 Мосты на железных дорогах 49

3.2 Автодорожные мосты 52

3.3 Городские мосты 53

4 Техническая документация по ИССО на железных и автомобильных дорогах и в городах 54

4.1 Железнодорожные мосты 54

4.2 Автодорожные и городские мосты 54

5 Автоматизированные системы управления содержанием ИССО (АСУ ИССО, АИС ИССО, АБДМ, ИПС "Мост", "Монстр") на дорогах России 72

5.1 Назначение и цель создания АСУ ИССОv.3 75

5.2 Архитектура автоматизированной системы по ИССО 76

5.3 Универсальная информационно-справочная система 77

5.3.1 Рабочий стол 80

5.3.2 Главное меню и панель инструментов 81

5.3.3 Схемы, слайды и видеоролики 83

5.3.4 Каталог схем и слайдов 84

5.4 Пакет инженерных программ 85

5.4.1 Классификация по грузоподъемности железобетонных пролетных строений 85

5.4.2 Классификация по грузоподъемности металлических пролетных строений 86

5.4.3 Определение условий пропуска поездов по грузоподъемности и габариту, классификация поездных нагрузок, планирование работ по капитальному ремонту ИНСО 88

5.4.4 Формирование поездной нагрузки 90

5.4.5 Статистический анализ 90

5.4.6 Множественный регрессионный анализ 91

5.5 Техническая экспертиза состояния ИССО 92

5.6 Изменение параметров технического состояния ИССО 95

6 Надзор за Искусственными сооружениями 95

6.1 Надзор на железной дороге 95

6.2 Надзор на автомобильной дороге. 99

6.3 Надзор в городах 100

7 оценка технического состояния ИССО 100

7.1 Оценка технического состояния на железных дорогах 100

7.2 Оценка технического состояния на автомобильных дорогах 106

7.3 Оценка технического состояния ИССО на железных дорогах и прогноз ее изменения на основе показателей надежности 110

8 Эксплуатационные обустройства на железнодорожных и автодорожных мостах 117

9 особенности эксплуатации ИССо в сложных условиях 125

9.1 Суровые климатические условия 125

9.2 Эксплуатация ИССО с наледями 127

9.3 Эксплуатация ИССО на вечномерзлых грунтах 129

10 Содержание подмостового русла и регуляционных сооружений 137

10.1 Наблюдения за режимом водного потока 138

10.2 Регуляционные сооружения и конусы насыпи 141

11 КОНСТРУКЦИЯ, СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ МОСТОВОГО ПОЛОТНА НА железнодорожных МОСТАХ 143

11.1 Рельсовый путь 144

11.2 Охранные приспособления 150

11.3 Тротуары 153

11.4 Мостовое полотно с ездой на поперечинах (деревянных) 154

11.5 Мостовое полотно с ездой на балласте 156

11.6 Безбалластное мостовое полотно на железобетонных плитах 158

11.7 Содержание мостового полотна 160

11.8 Ремонт и замена мостового полотна 161

11.8.1 Ремонт мостовых брусьев 162

11.8.2 Одиночная смена мостовых брусьев 164

11.8.3 Сплошная замена мостового полотна 168

12 Ремонт мостов и водопропускных труб 174

12.1 Ремонт металлических пролетных строений 175

12.1.1 Расстройство заклепок, замена слабых и дефектных заклепок на высокопрочные болты 175

12.1.2 Трещины, удаление наждачным кругом, засверливание концов трещин 178

12.1.3 Перекрытие трещин и других дефектов накладками на высокопрочных болтах 179

12.1.4 Погнутости, правка погнутых элементов 185

12.1.5 Коррозия, окраска металлических конструкций мостов 187

12.2 Ремонт железобетонных конструкций 194

12.2.1 Разрушение гидроизоляции, ремонт гидроизоляции балластных корыт пролетных строений и устоев 194

12.2.2 Разрушение защитного слоя, предотвращение появления повреждений железобетонных поверхностей (профилактика). 197

12.2.3 Ремонт трещин 200

12.2.4 Герметизация трещин и швов пластичными герметиками. 201

12.2.5 Ремонт трещин способом «поверхностной заделки» 203

12.2.6 Ремонт трещин способом прочностной заделки 204

12.3 Ремонт массивных бетонных и каменных конструкций 206

12.3.1 Разрушение швов кладки – расшивка швов кладки 206

12.3.2 Разрушение сливной призмы – ремонт сливов подферменных площадок массивных опор 207

12.3.3 Вывалы камней – перекладка тела опор 208

12.3.4 Трещины – подкрепление кладки при помощи тяжей, хомутов и каркасов 209

12.3.5 Цементация кладки 211

12.3.6 Ремонт поврежденной штукатурки опор мостов 215

12.3.7 Устройство железобетонных поясов и каркасов 217

12.3.8 Устройство железобетонных «рубашек» (оболочек) 220

12.3.9 Торкретирование поверхностей 222

12.4 Усиления железобетонных пролетных строений мостов 223

12.4.1 Усиление главных балок металлом 223

12.4.2 Усиление главных балок композитными материалами 226

13 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ МОСТОВ 230

13.1 Категории мостов по грузоподъемности 230

13.2 Метод классификации по грузоподъемности 231

14 РЕКОНСТРУКЦИЯ МОСТОВ 234

14.1 Общие сведения о реконструкции мостов 234

14.2 Технико-экономическое обоснование целесообразности реконструкции ИССО 236

14.2.1 Обоснование варианта замены пролетного строения 236

14.2.2 Пример выбора варианта реконструкции на основе ТЭО 238

14.3 Реконструкция мостов с заменой пролетных строений 240

14.3.1 Замена пролетных строений железнодорожными стреловыми кранами 240

14.3.2 Замена пролетных строений консольными кранами 248

14.3.3 Замена пролетных строений плавучими стреловыми кранами 254

14.4 Подъем и опускание пролетных строений 255

14.4.1 Подъем и опускание пролетных строений домкратами 256

14.4.2 Подъем и опускание пролетных строений фермоподъемниками 257

14.4.3 Песочницы 258

14.5 Работы, связанные с подъемкой пути на мостах 259

14.6 Замена пролетных строений продольной и поперечной передвижкой 260

14.6.1 Поперечная передвижка 261

14.6.2 Сцеп 263

14.6.3 Демонтаж пролетных строений 265

14.7 Изменение подмостового габарита мостов и путепроводов, внутренней негабаритности пролетных строений 265

14.7.1 Мосты 265

14.7.2 Изменение внутреннего габарита путепроводов 267

14.7.3 Изменение внутреннего габарита пролетных строений 268

14.8 Переустройство железнодорожных мостов под совмещенную езду с автодорожным проездом 268

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 270

Введение 9

Общие сведения по эксплуатации мостов и транспортных тоннелей 9

1 Современная техническая политика содержания ИССО 10

1.1 Изменение условия эксплуатации ИССО 14

1.1.1 Изменение величины проектных нагрузок 14

1.1.2 Изменение скорости движения нагрузки 15

1.1.3 Интенсивность движения нагрузки 16

1.2 Техническая политика в содержании ИССО 17

2 Общие сведения о конструкции и состоянии мостов и транспортных тоннелей на дорогах России 19

2.1 Конструкции железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов 20

2.1.1 Основные проблемы, связанные с железобетоном как материалом, из которого изготовлены пролетные строения 25

2.2 Конструкция металлических пролетных строений железнодорожных мостов 25

2.2.1 Виды металлов, применяемых в мостостроении в разные годы 26

2.2.2 Виды соединений, применяемые в металлических пролетных строениях 27

2.2.3 Основные несущие конструкции металлических пролетных строений 28

2.2.4 Основные проблемы, связанные с металлом, как материалом, из которого изготовлены пролетные строения 33

2.3 Опоры мостов 33

2.3.1 Каменные опоры 33

2.3.2 Бетонные опоры 34

2.3.3 Сборные опоры 34

2.3.4 Сборно-монолитные опоры 35

2.3.5 Железобетонные опоры 35

2.3.6 Проблемы при эксплуатации опор 36

2.4 Водопропускные трубы 36

2.5 Пешеходные мосты. 38

3 Организация содержания искусственных сооружений на железных, автомобильных дорогах и в городах 41

3.1 Мосты на железных дорогах 42

3.2 Автодорожные мосты 44

3.3 Городские мосты 45

4 Техническая документация по ИССО на железных и автомобильных дорогах и в городах 46

4.1 Железнодорожные мосты 46

4.2 Автодорожные и городские мосты 46

5 Автоматизированные системы управления содержанием ИССО (АСУ ИССО, АИС ИССО, АБДМ, ИПС "Мост", "Монстр") на дорогах России 64

5.1 Назначение и цель создания АСУ ИССОv.3 67

5.2 Архитектура автоматизированной системы по ИССО 68

5.3 Универсальная информационно-справочная система 69

5.3.1 Рабочий стол 72

5.3.2 Главное меню и панель инструментов 73

5.3.3 Схемы, слайды и видеоролики 75

5.3.4 Каталог схем и слайдов 76

5.4 Пакет инженерных программ 77

5.4.1 Классификация по грузоподъемности железобетонных пролетных строений 77

5.4.2 Классификация по грузоподъемности металлических пролетных строений 78

5.4.3 Определение условий пропуска поездов по грузоподъемности и габариту, классификация поездных нагрузок, планирование работ по капитальному ремонту ИНСО 80

5.4.4 Формирование поездной нагрузки 82

5.4.5 Статистический анализ 82

5.4.6 Множественный регрессионный анализ 83

5.5 Техническая экспертиза состояния ИССО 84

5.6 Изменение параметров технического состояния ИССО 87

6 Надзор за Искусственными сооружениями 87

6.1 Надзор на железной дороге 87

6.2 Надзор на автомобильной дороге. 91

6.3 Надзор в городах 92

7 оценка технического состояния ИССО 92

7.1 Оценка технического состояния на железных дорогах 92

7.2 Оценка технического состояния на автомобильных дорогах 98

7.3 Оценка технического состояния ИССО на железных дорогах и прогноз ее изменения на основе показателей надежности 102

8 Эксплуатационные обустройства на железнодорожных и автодорожных мостах 108

9 особенности эксплуатации ИССо в сложных условиях 116

9.1 Суровые климатические условия 116

9.2 Эксплуатация ИССО с наледями 118

9.3 Эксплуатация ИССО на вечномерзлых грунтах 120

10 Содержание подмостового русла и регуляционных сооружений 128

10.1 Наблюдения за режимом водного потока 129

10.2 Регуляционные сооружения и конусы насыпи 132

11 КОНСТРУКЦИЯ, СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ МОСТОВОГО ПОЛОТНА НА железнодорожных МОСТАХ 134

11.1 Рельсовый путь 135

11.2 Охранные приспособления 141

11.3 Тротуары 144

11.4 Мостовое полотно с ездой на поперечинах (деревянных) 145

11.5 Мостовое полотно с ездой на балласте 147

11.6 Безбалластное мостовое полотно на железобетонных плитах 149

11.7 Содержание мостового полотна 151

11.8 Ремонт и замена мостового полотна 152

11.8.1 Ремонт мостовых брусьев 153

11.8.2 Одиночная смена мостовых брусьев 155

11.8.3 Сплошная замена мостового полотна 159

12 Ремонт мостов и водопропускных труб 165

12.1 Ремонт металлических пролетных строений 166

12.1.1 Расстройство заклепок, замена слабых и дефектных заклепок на высокопрочные болты 166

12.1.2 Трещины, удаление наждачным кругом, засверливание концов трещин 169

12.1.3 Перекрытие трещин и других дефектов накладками на высокопрочных болтах 170

12.1.4 Погнутости, правка погнутых элементов 176

12.1.5 Коррозия, окраска металлических конструкций мостов 178

12.2 Ремонт железобетонных конструкций 185

12.2.1 Разрушение гидроизоляции, ремонт гидроизоляции балластных корыт пролетных строений и устоев 185

12.2.2 Разрушение защитного слоя, предотвращение появления повреждений железобетонных поверхностей (профилактика). 188

12.2.3 Ремонт трещин 191

12.2.4 Герметизация трещин и швов пластичными герметиками. 192

12.2.5 Ремонт трещин способом «поверхностной заделки» 194

12.2.6 Ремонт трещин способом прочностной заделки 195

12.3 Ремонт массивных бетонных и каменных конструкций 197

12.3.1 Разрушение швов кладки – расшивка швов кладки 197

12.3.2 Разрушение сливной призмы – ремонт сливов подферменных площадок массивных опор 198

12.3.3 Вывалы камней – перекладка тела опор 199

12.3.4 Трещины – подкрепление кладки при помощи тяжей, хомутов и каркасов 200

12.3.5 Цементация кладки 202

12.3.6 Ремонт поврежденной штукатурки опор мостов 206

12.3.7 Устройство железобетонных поясов и каркасов 208

12.3.8 Устройство железобетонных «рубашек» (оболочек) 211

12.3.9 Торкретирование поверхностей 213

12.4 Усиления железобетонных пролетных строений мостов 215

12.4.1 Усиление главных балок металлом 215

12.4.2 Усиление главных балок композитными материалами 217

13 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ МОСТОВ 221

13.1 Категории мостов по грузоподъемности 221

13.2 Метод классификации по грузоподъемности 222

14 РЕКОНСТРУКЦИЯ МОСТОВ 225

14.1 Общие сведения о реконструкции мостов 225

14.2 Технико-экономическое обоснование целесообразности реконструкции ИССО 227

14.2.1 Обоснование варианта замены пролетного строения 227

14.2.2 Пример выбора варианта реконструкции на основе ТЭО 229

14.3 Реконструкция мостов с заменой пролетных строений 230

14.3.1 Замена пролетных строений железнодорожными стреловыми кранами 230

14.3.2 Замена пролетных строений консольными кранами 237

14.3.3 Замена пролетных строений плавучими стреловыми кранами 243

14.4 Подъем и опускание пролетных строений 244

14.4.1 Подъем и опускание пролетных строений домкратами 244

14.4.2 Подъем и опускание пролетных строений фермоподъемниками 245

14.4.3 Песочницы 247

14.5 Работы, связанные с подъемкой пути на мостах 247

14.6 Замена пролетных строений продольной и поперечной передвижкой 248

14.6.1 Поперечная передвижка 249

14.6.2 Сцеп 251

14.6.3 Демонтаж пролетных строений 253

14.7 Изменение подмостового габарита мостов и путепроводов, внутренней негабаритности пролетных строений 253

14.7.1 Мосты 253

14.7.2 Изменение внутреннего габарита путепроводов 255

14.7.3 Изменение внутреннего габарита пролетных строений 256

14.8 Переустройство железнодорожных мостов под совмещенную езду с автодорожным проездом 256

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 258