Оценка устройства асфальтобетонных покрытий на мостах на ортотропной плите

Данная статья содержит обзор достоинств и недостатков покрытий на ортотропной плите, конструкции дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части, повреждений дорожных одежд на мостах на ортотропной плите и их причин, особенностей существующего устройства асфальтобетонных покрытий на мостах на ортотропной плите.

Ключевые слова: асфальтобетонные покрытия, ортотропная плита, дорожная одежда, мосты

Актуальность работы определяется тем, что в наши дни важной научно-технической задачей является улучшение конструкции и технологии строительства дорожных одежд на мостах на ортотропной плите, поскольку они имеют массу достоинств, при условии их правильного обустройства. Однако. основание в качестве металлической ортотропной плиты пролётного строения моста и отличающиеся от обычных дорожных условий эксплуатации нуждаются в особых конструкциях дорожных одежд, применении соответствующих асфальтобетонных смесей [1,111; 2,73; 3,103; 4,103].

Необходимые долговечность и надёжность покрытия достигнуты могут быть только при условии обеспечения его постоянного сцепления с металлическим листом ортотропной плиты. Асфальтобетоном могут быть восприняты напряжения растяжения при изгибе, появляющиеся в верхних фибрах асфальтобетонного покрытия, только при условии наличия сцепления. Поэтому, в случае его потери, напряжения от воздействия нагрузки при работе покрытия на такой плите могут превысить допустимые сопротивления асфальтобетона и в покрытии над продольными рёбрами появятся продольные трещины, что, впоследствии, приведёт к разрушению этого покрытия. Кроме того, дорожная одежда на ортотропной плите должна справляться с экстремальными условиями, такими как пагубные погодно-климатические воздействия и силовые деформации [5,142; 6,173; 7,43; 8].

О наличии проблем в сфере устройства покрытий на мостах на ортотропной плите свидетельствуют различного рода трещины на них, другие поверхностные разрушения, слишком маленький срок службы таких покрытий (иногда не превышает и двух лет). Эти обстоятельства указывают на необходимость улучшения конструкций дорожных одежд и технологий их устройства для мостов на ортотропной плите с учётом её специфики, а также тщательного соблюдения всех норм.

Цель работы: Проанализировать специфику существующего устройства асфальтобетонных покрытий на мостах на ортотропной плите.

Задачи работы

‒ Выявить достоинства и недостатки мостов на ортотропной плите

‒ Рассмотреть применяемую конструкцию дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части

‒ Рассмотреть технологию устройства асфальтобетонных покрытий на ортотропной плите и её особенности

Основная часть

Ортотропная плита — плита проезжей части стального пролётного строения моста, состоящая из плоских стальных листов, подкреплённых снизу перпендикулярно пересекающимися поперечными и часто расположенными продольными рёбрами.

Рис. 1. Схема ортотропной плиты: 1 — горизонтальный лист; 2 — продольные рёбра; 3 — поперечные рёбра; 4 — главные балки

Достоинства:

‒ Достаточно небольшой собственный вес стальной ортотропной проезжей части (примерно в 3–4 раза меньше, чем у железобетонной плиты);

‒ Экономия металла;

‒ Сокращённые сроки строительства, отсутствие сезонности монтажных работ;

‒ Высокая несущая способность моста, способность переносить большие нагрузки по причине того, что жёсткость ортотропной плиты является различной в перпендикулярных направлениях, то есть усилия перераспределены между мембранным эффектом и элементами конструкций;

Недостатки:

‒ Установка монтажных блоков на пролётное строение является достаточно трудоёмкой, кроме того имеются сложности при изготовлении ортотропных плит;

‒ Использование полосовых продольных рёбер (стрингеров) в конструкции ортотропной плиты обеспечивает недолговечность покрытия дорожной части, по причине того, что они имеют маленькую крутильную жёсткость и их изгибная жёсткость также не высока. Поэтому требуется их частая установка;

‒ При одной и той же нагрузке местные деформации полотна проезжей части и ортотропной плиты из-за разной их жёсткости несопоставимы. Из-за этого единство сечения со временем нарушается, происходит разрушение дорожного полотна.

Рис. 2. Конструкция одежды на постоянных пролётах: 1 — ортотропная плита; 2 — антикоррозийный слой; 3 — защитно-сцепляющий слой; 4 — асфальтобетонное покрытие

Чтобы обеспечить долговечность покрытия, нужно, чтобы металлическая поверхность листа ортотропной плиты имела постоянное сцепление с ним и была надёжно защищена от коррозии. Оно обеспечивается устройством защитно-сцепляющего слоя, который выполняется на основе эпоксидных смол, с распределённым по его поверхности щебнем фракции 10–20 мм до отверждения материала[9,147; 10,373; 11,143;]. Дорожная одежда состоит из ортотропной плиты с толщиной листа 12–14 мм и расстоянием между продольными рёбрами жёсткости 350 мм, антикоррозийного слоя толщиной 60 мкм, защитно-сцепляющего слоя толщиной 2,5–4 мм, двухслойного асфальтобетонного покрытия толщиной не менее 70 мм при данной толщине ортотропной плиты.

Повреждения дорожных одежд на мостах на ортотропной плите иих причины

В России на мостах на ортотропной плите для асфальтобетонных покрытий наиболее характерны следующие дефекты: поперечные и продольные трещины, волны и образование колей, выбоины покрытия, выпучивание покрытия. Самые распространённые — это трещины и пластические деформации. Степень их проявления зависит от различных факторов: климатических, эксплуатационных и технологических [12,17; 13,174; 14,110].

В таблице 1 представлены наиболее распространённые виды повреждений асфальтобетонных покрытий на мостах на ортотропной плите и причины их возникновения.

Особенности устройства асфальтобетонных покрытий на ортотропной плите

Для достижения надёжного сцепления конструкции дорожной одежды с листом ортотропной плиты, хорошей защиты от коррозии, долговечности и высокого её качества большое значение имеет подготовка металлической поверхности под окраску, которая включает в себя физическую и механическую подготовку [1,117; 12,17; 15,44;16,70; 17,34]. На стадии физической обработки с поверхности металла удаляются загрязнения и дефекты. На стадии механической подготовки способом пескоструйной обработки удаляются ржавчина, грунтовочная краска, окалины. Далее выполняется антикоррозийная защита окрашиванием грунтовкой металла методами безвоздушного или пневматического распыления. После полного высыхания этого слоя, не более, чем через 5–10 суток, устраивают защитно-сцепляющий слой, после чего устраивается асфальтобетонное покрытие. Покрытие устраивают из водонепроницаемого асфальтобетона с коэффициентом водостойкости не менее 0,9. Водонепроницаемость обеспечивается за счёт использования битумов с добавками поверхностно-активных веществ или активированных минеральных порошков. Покрытие делают двухслойным из горячего асфальтобетона, толщиной не менее 70 мм.

Выводы

По результатам данного анализа можно сделать вывод, что основными причинами возникновения повреждений асфальтобетонных покрытий и их ограниченного срока службы на мостах на ортотропной плите являются некачественные материалы покрытия и ошибки при устройстве покрытий. Требуются новые подходы и решения, поскольку существующие не всегда дают результат. Также необходимо четко соблюдать нормы обустройства таких покрытий.

Литература:

1. Овчинников И. Г., Овчинников И. И., Телегин М. А., Хохлов С. В. «Применение асфальтобетонных покрытий на мостах», Транспорт. Транспортные Сооружения. Экология, 2014, № 1, 110–131с
2. Лазарев Ю. Г. Транспортная инфраструктура (Автомобильные дороги). Монография — LAP LAMBERT, Германия: 2015. 173 с.
3. Ватин Н. И., Производство работ. Определение продолжительности строительства воднотранспортных сооружений/ Н. И. Ватин, Г. Я. Булатов, Т. Ф. Морозова, А. В. Улыбин// Учебное пособие: СПб, СПбПУ, 2013. 116 с.
4. Лазарев Ю. Г., Громов В. А. Современные требования к обеспечению потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог // В сборнике: Инновационные технологии в мостостроении и дорожной инфраструктуре. Материалы межвузовской научно- практической конференции. 2014. С. 102–109.
5. Удалов М.В, Илюшкин В. А., Овчинников И. Г. «Дефекты и повреждения дорожных одежд на ортотропных плитах мостовых сооружений и их причины». Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ, 2011,Том 2, 140–143с
6. Лазарев Ю. Г., Новик А. Н., и др., Изыскания и проектирование транспортных сооружений: Учебное пособие /Ю. Г. Лазарев, А. Н. Новик, А. А. Шибко, В. Г. Терентьев, С. А. Сидоров, С. А. Уколов, В. А. Трепалин / СПб.: ВАТТ, 2008. 392 с.
7. Лазарев Ю. Г., Собко Г. И. Реконструкция автомобильных дорог: Учебное пособие. СПб. 2013. 93 с.
8. СНиП 2.05.03–84 «Мосты и трубы»
9. Парфенов А. А. «Обоснование конструкции и технологии устройства асфальтобетонных покрытий на ортотропной плите проезжей части автодорожных мостов: На примере Амурского моста», Хабаровск, 2002, 219с.
10. Лазарев Ю. Г., Строительство автомобильных дорог и аэродромов: Учебное пособие. / Ю. Г. Лазарев, А. Н. Новик, А. А. Шибко, С. В. Алексеев, Н. В. Ворончихин, А. Т. Змеев, С. А. Уколов, В. А. Трепалин, С. В. Дахин, В. Т. Колесников, Д. Л. Симонов // СПб.: ВАТТ. 2013. 528 с
11. Лазарев Ю. Г., Обоснование деформационных характеристик укрепленных материалов дорожной одежды на участках построечных дорог. / Ю. Г. Лазарев, П. А. Петухов, Е. Н. Зарецкая/ Вестник гражданских инженеров. 2015. № 4 (51). С. 140–146.
12. Распоров О. Н., Овчинников И.Г «Конструкция дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части мостового сооружения», 2001
13. Ермошин Н. А. Эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие военно- автомобильных дорог: Учебник / Н. А. Ермошин, Ю. Г. Лазарев, С. В. Алексеев, В. Г. Лунев, Б. Г. Ашуркин, А. Н. Новик, В. А. Трепалин, Д. Л. Симонов, В. Т. Колесников/ СПб: ВАТТ, 2015. 312 с.
14. Лазарев Ю. Г., Громов В. А., Анализ условий создания предприятий и организаций производственной базы дорожного строительства. Вестник гражданских инженеров. 2014. № 1 (30). С. 109–111.
15. Лазарев Ю. Г. Формирование потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог / Ю. Г. Лазарев, Д. Л. Симонов, А. Н. Новик/ Технико — технологические проблемы сервиса. СПб.: 2016. № 1(35). С. 43–47.
16. Рустенбек С. Д. Формирование базы данных для тестирования дорожных одежд/ С. Д. Рустенбек, Д. Ю. Кириллова, Ю. Г. Лазарев// Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 2–2. С. 68- 72.
17. Владимирский С. Р. «Металлические пролетные строения мостов с ортотропными плитами. Конструирование и расчёт», Изд. 2-е, Санкт-Петербург, Издательство ДНК, 2006, 96 с.