Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации

• Автор: Ефанов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 407 с. : ил.

1. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Краткая история появления и развития деформационных

швов автодорожных мостов.

1.2. Существующая классификация конструкций деформационных швов.

1.3. Обзор существующих конструкций деформационных швов.

1.3.1. Деформационные швы закрытого типа.

1.3.2. Щебеночномастичные деформационные швы

1.3.3. Деформационные швы заполненного типа

1.3.4. Деформационные швы перекрытого типа.

1.3.5. Деформационные швы с упругим компенсатором

1.4.Современные требования к деформационным швам.

1.5.Дефекты и повреждения конструкций деформационных швов
1.5.1. Деформационные швы закрытого типа.
1.5.2. Щебеночномастичные деформационные швы
1.5.3. Деформационные швы заполненного типа
1.5.4. Деформационные швы перекрытого типа.
1.5.5. Деформационные швы с упругим компенсатором
1.6.Дефекты деформационных швов, связанные с установкой конструкций не по назначению, а также с нарушением технологии их установки и эксплуатации
1.7.0ценка срока службы деформационных швов и влияние их дефектов на техническое состояние мостового сооружения и его потребительские свойства.
1.8.0бзор трудов, посвященных конструированию, расчету, технологии устройства и ремонта деформационных швов и сопутствующим вопросам.
1.9.Выводы по первой главе
2. АНАЛИЗ НАКОПЛЕННОГО ОПЫТА И ПУТИ РЕШЕНИЯ
2.1.0боснование новой классификации деформационных швов.
2.2.Анализ конструктивных особенностей и опыта применения деформационных швов различных типов.
2.2.1. Деформационные швы закрытого типа
2.2.2. Щебеночномастичные деформационные швы.
2.2.3. Деформационные швы заполненного типа.
2.2.4. Деформационные швы перекрытого типа.
2.2.5. Деформационные швы с упругим компенсатором
2.3.Результаты анализа конструктивных особенностей и опыта применения деформационных швов различных типов.
2.3.1. Деформационные швы закрытого типа.
2.3.2. Щебеночномастичные деформационные швы
2.3.3. Деформационные швы заполненного типа
2.3.4. Деформационные швы перекрытого типа.
2.3.5. Деформационные швы с упругим компенсатором
2.4.0собенности эксплуатации деформационных швов в условиях высокой интенсивности движения транспорта.
2.4.1. Особенности эксплуатации деформационных швов в условиях больших городов.
2.4.2. Рекомендации по улучшению работы деформационных швов
в условиях высокой интенсивности движения
2.5.0ценка потребности в деформационных швах.
2.6.Выводы по второй главе.
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ.
ЗЛ.Проблема выбора конструкции деформационного шва для применения в мостовом сооружении и предлагаемая методика
выбора.
3.2.Выбор типа конструкции деформационного шва в зависимости от конструктивного решения мостового сооружения.
3.3Классификация воздействий на конструкции деформационных швов и их влияние на выбор марки деформационного шва для применения.
3.4.Выбор типоразмера деформационного шва по допускаемым перемещениям.
3.4.1. Определение расчетных перемещений.
3.4.2. Учет изменения влияющих факторов на перемещения концов пролетных строений в процессе эксплуатации.
3.4.3. Приведение перемещений по всем направлениям и видам к трем основным направлениям.
3.5.Построение базы данных и экспертной системы по выбору деформационных швов для применения.
3.6.Построение совмещенной диаграммы распределения областей рационального применения между типами деформационных
ЗЛ.Выводы по третьей главе.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЩЕБЕНОЧНОМАСТИЧНЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ.
4.1.Исходные предпосылки к разработке методики расчета щебеночномастичных деформационных швов.
4.2.Выбор расчетной схемы и обоснование используемых гипотез
и упрощений
4.2.1. Выбор расчетного случая.
4.2.2. Обоснование модели щебеночномастичного материала заполнения
4.2.3. Обоснование используемых в расчете теорий, гипотез и упрощений.
4.2.4. Выбор расчетной схемы.
4.3.0сновные уравнения, используемые для решения плоской задачи теории упругости.
4.3.1. Решение задачи в напряжениях
4.3.2. Решение задачи в перемещениях
4.4.Выбор и описание численного метода решения задачи
4.5.Численное решение задачи.
4.6.Исследование работы щебеночномастичного деформационного шва при помощи численного моделирования
4.6.1. Исходные данные и результаты расчета
4.6.2. Основные выводы по результатам расчета
4.6.3. Рекомендации по эскизному конструированию щебеночномастичных деформационных швов, полученные на основании анализа результатов расчета.
4.7.Рекомендации по точному проектированию ЩМДШ с использованием предложенной методики расчета
4.8.Верификация результатов
4.9.Технология устройства щебеночномастичных деформационных швов
4Выводы по четвертой главе.
5. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ
ШВОВ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ.
5.1.Мониторинг поведения и состояния деформационных швов.
5.2.Разработка методов проектирования деформационных швов
5.3.Подбор отечественных материалов, пригодных для изготовления конструкций деформационных швов.
5.4.Разработка методик определения перемещений пролетных строений
5.5.Развитие сайта, посвященного деформационным швам
5.6.Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Необходимость анкеровки компенсаторов заставила проектировщиков увеличить ширину их горизонтальных полок до см. Однако, при подливке цементного раствора под полку такой ширины не достигалось полного заполнения раствором пространства под компенсатором, что в период эксплуатации вызывало оседание кромок ДШ, появление трещин в защитном слое и разрушение покрытия . Также стало ясно, что применение в ДШ заполненного типа битуминизированных материалов в качестве заполнителя допустимо лишь в неответственных сооружениях, так как эти материалы не обладают достаточной долговечностью и эластичностью. В Германии для заполнения ДШ применяли двухкомпонентную мастику на основе полисульфидного каучука, а для уплотнения зазора неопрен . Была предпринята попытка использовать для компенсаторов ДШ стеклоткань, сложенную в несколько слоев и пропитанную битумом, однако обследование мостов с подобными компенсаторами показало негерметичность таких компенсаторов, в том числе и для битума. К дефектам ДШ заполненного типа со стальным окаймлением см. Приложение 1 можно отнести недостаточную прочность анкеровки окаймления, в результате чего наблюдались отрывы окаймления, разрушение покрытия, и как следствие, нарушение плавного проезда автомобилей через ДШ. В связи с этим требование обеспечения надежной анкеровки окаймления приобрело не меньшее значение, чем требования к качеству материала заполнения . Одним из характерных дефектов ДШ заполненного типа стал повышенный износ покрытия проезжей части в районе ДШ и разрушение кромок деформационного зазора. В связи с этим было рекомендовано заполнение швов опускать на мм ниже поверхности покрытия. Однако в этом случае повышается вероятность разрушения кромок покрытия вследствие попадания в зазор крупного мусора. Как показал опыт Швеции по устройству ДШ с мастичным заполнением, уменьшить вероятность разрушения покрытия можно, если кромки делать скошенными см. Приложение 1 . Другим решением вопроса было бы армирование кромок зазора, укрепление при помощи эпоксидных смол, стальной фибры или применения износостойких полимербетонов. В результате, проектировщики остановились на применении полимербетонов, однако скос кромок попрежнему продолжал широко применяться при конструировании ДШ заполненного типа . ДШ 2. Так, заполнители зазора на основе силикона обладают хорошими деформативными свойствами в широком диапазоне температур, стойки к воздействию ультрафиолетового излучения и озона. Заполнение ДШ может выполняться на основе быстротвердеющих материалов, что позволяет эффективно использовать ДШ такого типа для ремонта мостов, где нежелательно перекрывать движение на большой период времени. Кроме того, современные заполнители зазора имеют свойство самовыравнивания поверхности после укладки, хорошо сцепляются с поверхностью стенок зазора. Однако погоня за исключительными свойствами материалов для заполнения швов уже обернулась в некоторых случаях значительным удорожанием применяемых материалов, что иногда делает применение ДШ заполненного типа экономически нецелесообразным 2. Вместе с тем, нельзя не признать, что только с применением новых материалов стало возможным преодолеть такой дефект, как отрыв заполнения зазора от стенок при растяжении вследствие недостаточного сцепления. Тем не менее, опыт применения ДШ заполненного типа с новыми материалами заполнения пока еще незначителен 2. Все описанные особенности современных компонентов ДШ заполненного типа выявлены в течение относительно небольшого времени их эксплуатации. Вопросы долговечности и надежности подобных конструкций пока остаются открытыми. Деформационные швы перекрытого типа При обследовании большого количества ДШ перекрытого типа, произведенном в х годах, было установлено, что подавляющее большинство из них находится в неудовлетворительном состоянии . Основной причиной неудовлетворительного состояния ДШ со скользящими листами с жестким креплением скользящих листов явилось несовершенство их конструкции. Основные обнаруживаемые дефекты ДШ перекрытого типа отрыв перекрывающих листов рис.