Главная → Статьи

Инструментальные наблюдения в процессе эксплуатации сооружений

В искусственных сооружениях могут появляться различные скрытые дефекты, своевременно выявлять которые при визуальном осмотре невозможно. К ним относятся, например, просадки оснований, размыв подмостового русла, сильная коррозия арматуры, потеря напряжений в арматуре преднапряженных конструкций и пр. Поэтому необходимы инструментальные наблюдения за общими (суммарными) вертикальными и горизонтальными деформациями пролетных строений и опор мостов и за изменениями профиля русла под мостом и возле него. Сравнение результатов периодически проводимых измерений и съемок дает ценный материал для своевременного выявления скрытых дефектов и более объективной оценки состояния сооружения в целом. Кроме скрытых дефектов, в сооружениях могут проявляться явные дефекты, обнаружить которые при внешнем осмотре очень трудно, например наклон опор, неровности покрытия проезжей части. Эти дефекты, а также колебания уровня воды и льда, скорости воды фиксируют тоже инструментальными измерениями.

Измерения и съемки выполняют хорошо выверенными и точными инструментами. Применение рулеток из тесьмы не допускается. Каждое измерение производят не меньше 2 раз; если расхождения получились недопустимыми, измерения повторяют. При допустимых расхождениях за измеренную величину принимают среднеарифметическое значение из двух измерений.

Для плавного проезда автомобилей по мосту и на подходах к нему, а также для обеспечения хорошего стока воды покрытие проезжей части моста должно быть ровным и иметь необходимые продольный и поперечный уклоны. Контроль за профилем покрытия нужно вести не меньше 1—2 раз в год путем нивелировки его в пределах моста и на прилегающих к нему участках подходов длиной по 50—100 м. Профиль моста снимают по оси и у бордюров по точкам, расположенным при пролете до 10 м — над опорами и в серединах пролетов, при пролетах более 10 м — над опорами и в пролете через каждые 5 м, начиная от одной из опор, кроме того, независимо от величины пролетов — в характерных точках (сопряжение моста с насыпью, возле водосточных трубок, пониженных местах). На подходах точки нивелирования принимают через каждые 5—10 м и в местах просадок и переломов профиля. По данным нивелирования вычисляют отметки точек и вычерчивают продольные и поперечные профили покрытия, анализируют их и выявляют, есть ли необходимость проводить работы по выравниванию покрытия проезжей части.

Для обнаружения вертикальных деформаций пролетных строений регулярно, но не реже 1—2 раз в год, нивелируют нижние пояса балок (ферм). Контроль за вертикальными деформациями рекомендуется вести для ферм и балок пролетами больше 15—20 м, а в сомнительных случаях независимо-от пролета.

Точки нивелирования должны быть строго и тщательно зафиксированы. Для этого на поясах деревянных ферм в месте установки рейки забивают гвозди (штыри), на металлических поясах точки закрепляют несмываемой краской. Съемку профиля поясов железобетонных мостов производят пр металлическим маркам. Нивелировочные точки в фермах размещают возле узлов, а в сплошных балках — над опорами, в середине и в четвертях пролета и других характерных промежуточных местах. В больших пролетах при наличии значительных деформаций число нивелируемых точек увеличивают. Все места установки реек нумеруют и наносят на схему. В деревянных фермах древесина в местах установок реек должна быть здоровой, не пораженной гнилью.

В зависимости от местных условий на переходе при съемке профиля поясов нивелир ставят или на грунте или на специальных площадках, закрепляемых на опорах, ледорезах, вышках и т. д. При двойном нивелировании разница в отсчете не должна превышать 2—3 мм. Нивелирование поясов стальных ферм, в особенности больших пролетов, надо производить в пасмурную погоду, чтобы исключить деформации элементов от неравномерного нагрева солнцем. Например, в пролетных строениях с ездой понизу фермы при нагреве солнцем выгибаются вверх, так как нижние пояса, прикрытые проезжей частью, находятся в тени и нагреваются значительно меньше, чем открытые верхние пояса. Обратная картина наблюдается в пролетных строениях с ездой поверху, в которых при нагреве солнцем нижних поясов происходит провисание ферм. Если по местным условиям нивелировочные точки приходилось закреплять на разных уровнях, то при обработке данных нивелировки отметки точек приводят к верхней или нижней фибре нижнего пояса.

Величину и характер происходящих во времени вертикальных деформаций обнаруживают путем сравнения полученного профиля поясов ферм с профилями предыдущих съемок. При хорошем состоянии пролетных строений в первые годы эксплуатации обычно наблюдается плавное уменьшение строительного подъема ферм, связанное (рис. 24, а), как правило, с обмятием элементов в соединениях. В металлических и, в особенности, железобетонных фермах (балках) оно бывает небольшим, в деревянных —значительным. В последующем по мере коррозии металла, появления трещин в бетоне, потери напряжений в арматуре, усушки и гниения древесины вертикальные деформации могут существенно изменить плавный профиль поясов, приданный им при постройке моста. В зависимости от характера и величины дефектов профиль может получить самое различное ломаное очертание. Обычно это происходит в деревянных фермах (рис. 24, б).

Горизонтальные деформации фиксируют обычно для сжатых поясов ферм и арок пролетных строений с ездой понизу. Появление деформаций в таком случае будет свидетельствовать о Недостаточной жесткости связей и их соединений с вертикальными поясами.

Съемка плана поясов фермы (рис. 25) и арок производится го-ризонтальной нивелировкой при помощи теодолита и нивелирной рейки (лучше укороченной). Теодолит устанавливают обычно на тротуаре с таким расчетом, чтобы визирная ось отсекала на рейке одинаковые отрезки в опорных узлах. Затем рейку последовательно прикладывают к нивелируемым точкам (1—9 и 1‘—9’) в горизонтальном положении и берут отсчеты по вертикальной нити теодолита. Снимаемые точки закрепляют таким же путем, как и при съемке вертикального профиля поясов, и составляют схему их расположения. При последующих съемках используют эти же точки. В журналах наблюдений фиксируют температуру воздуха и освещенность солнцем.

Рис. 23. График строительного подъема (провисания) фермы: 0—5 — точки нивелирования

Рис. 24. Профйли нижних поясов деревянных ферм:
1 — после постройки до эксплуатации моста; 2 — при эксплуатации

Рис. 25. Схема плана верхних поясов фермы с ездой понизу:
1—9 и 1‘—9’ — точки наблюдения, расположенные в узлах по оси верхнего пояса; 10 — визирная ось; 11 — место установки теодолита; 12 — портальная рама; 13 — точки, закрепляющие визирную ось на время съемки; а — расстояние от оси опорных узлов до визирной оси теодолита

По результатам съемок вычерчивают горизонтальный профиль поясов ферм (арок). График, построенный по данным последней съемки, сравнивают с предыдущим и таким образом выявляют горизонтальные деформации. При нарастании деформаций принимают меры по усилению связей и их прикреплений к поясам (аркам).

Положение опор каждого моста в вертикальной и горизонтальной плоскостях должно быть зафиксировано при приемке сооружений в эксплуатацию. Если такие данные отсутствуют, то их устанавливают в период эксплуатации путем вертикального и горизонтального нивелирования. В последующем в зависимости от результатов внешнего осмотра, условий протекания водного потока, наличия размывов до и после паводков устанавливают на месте необходимость проведения инструментальных наблюдений и их периодичность. При отклонении опор от проектного положения инструментальные наблюдения ведут регулярно и с учетом величины отклонения устанавливают частоту наблюдений, но не реже 2 раз в год, а в первый год эксплуатации не реже 1 раза в месяц. При нарастании отклонений с момента последнего инструментального наблюдения состояние опор должно квалифицироваться как неудовлетворительное (вплоть до катастрофического), требующее визуальных и инструментальных наблюдений до момента принятия мер по ликвидации дефекта.

Для производства наблюдений за деформациями опор на подферменной площадке или в других местах по высоте опор закрепляют 4—6 металлических марок с учетом удобства нивелирования, но так, чтобы они не могли быть повреждены льдом, плотами или карчеходом. По закрепленным маркам производят нивелирование, которое обязательно увязывают замкнутым ходом с надежным репером. На репер составляют ведомость с указанием его номера, отметки, местонахождения, а также дают схематический чертеж, поясняющий его конструкцию. Сопоставление результатов периодически выполненных нивелировок дает возможность выявить осадки опоры и смещение ее на уровне нивелировочных марок за счет наклона. Например, представленный на рис. 26 график осадок опоры показывает, что за период двухлетнего наблюдения опора наклонялась в низовую сторону (точки 3 и 4 опустились на 20 мм больше, чем точки 1 и 2) ив сторону левого берега (точки 2 и 3 на 6 мм опустились больше, чем точки 1 я 4). Осадки опоры интенсивно накапливались в первые три месяца, затем началась их стабилизация и в последние 6 месяцев второго года наблюдения полностью прекратились, достигнув максимально 118 мм (точка 3).

Рис. 26. График осадок опоры в точках 1, 2, 3 и 4

Уровни колебания водного потока у искусственных сооружений регистрируют с помощью постоянных водомерных реек, прикрепляемых с низовой стороны к опорам или ледорезам моста и увязанных с репером. Отсчеты по рейкам берут до 4 раз в месяц, а при проходе ледохода и высоких вод — ежедневно. Результаты наблюдений заносят в книгу искусственных сооружений. Кроме того, составляют ежегодные графики колебания уровней воды (рис. 28) по ежесуточным наблюдениям в период паводка, на которых фиксируют отметки первой подвижки льда, сплошного ледохода, уровня самого высокого ледохода и уровня высокой воды.

Рис. 27. Расположение плоскостей визирования для определения наклона опоры

Рис. 28. График колебания уровней высокой воды за 3 года:
1 — первая подвижка льда; 2 — сплошной ледоход; 3 — наивысший ледоход; 4 — пик паводка

На малых искусственных сооружениях наиболее опасным является, как правило, пропуск ливневых вод, высокие уровни которых держатся короткое время и наблюдать их не всегда удается. В таких случаях высокий уровень регистрируют автоматически с помощью рейки в виде коробки из четырех досок с крышкой. Внутреннюю поверхность коробки обстругивают и окрашивают сначала черной масляной краской, а затем мелом, разведенным водой. Уровень высокой воды будет фиксироваться в коробке уровнем смытой меловой окраски. Рейки прикрепляют к опоре с верховой и низовой сторон или к забитым сваям в защищенном от волны месте. Длину рейки выбирают по местным условиям в соответствии с возможными уровнями воды у данного сооружения.

Профиль русла реки в месте перехода измеряют по трем створам — по оси моста и в 50 м от оси с верховой и низовой сторон. В отдельных случаях, когда опасения размывов велики, разбивают дополнительные створы (в том числе по оси ледорезов). Все створы прочно закрепляют столбами. Измерения в створах производят: при ширине русла до 10 м — через каждые 2 м; от Ю до 20 м — через 2—4 м; от 20 до 50 м — через 4—5 м; более 50 м — через 5—10 м. В необходимых случаях промеры выполняют по периметру опор и ледорезов.

В период ледохода и пропуска высоких вод измерения (замеры) производят ежедневно в одних и тех же точках, а при увеличении скорости воды сверх обычной (например от заторов) или начале размывов — через каждые 3—5 ч, в том числе обязательно вокруг опор и ледорезов. Кроме этого, измерения производят зимой— со льда и весной после спада высокой воды. При малых глубинах (до 3—4 м) измерения производят рейкой (шестом) с поддоном, а при больших глубинах — компактным металлическим грузом в 15—20 кг, подвешенным на веревке, размеченной разноцветными лоскутами. В момент измерения глубин фиксируют уровень воды. Профили всех замеров русла вычерчивают совмещенными и разными цветами; здесь же на чертеже показывают профиль предельного размыва, обозначая его линией красного цвета.

При наивысшем уровне воды, кроме того, проводят наблюдения за скоростями протекания воды при помощи вертушек или поплавков.

Положение опорных частей в металлических и железобетонных мостах тоже проверяют.

При приемке мостов в эксплуатацию производят контрольно-инструментальные измерения и съемки с целью установить фактические размеры сооружения, а также взаимное расположение их частей относительно друг друга. Контрольно-инструментальными измерениями проверяют размеры сооружения, положение опор и опорных частей, а также производят съемку продольного и поперечного профилей проезжих частей моста и подходов, съемку профиля и плана ферм и проезжей части моста.

Проверкой размеров сооружения устанавливают: длину моста, величину расчетных пролетов, габариты моста, подмостовой габарит для судоходных или сплавных пролетов, основные размеры пролетных строений и опор; размеры сечений элементов пролетных строений, опор и. их соединений; основные размеры русла и регуляционных сооружений. По данным проверки размеров сооружений уточняют имеющиеся чертежи сооружения.

Ваш отзыв