Технология диагностики железобетонных опор

Показатели состояния бетона. В целях повышения надежности и досто­верности диагностики прочности опор целесообразно использовать ком­плекс показателей состояния бетона. К ним следует отнести показатели:

П1, представляющий собой время распространения ультразвука попе­речно к направлению расположения предварительно напряженной арма­туры. Хотя этот показатель представляет собой абсолютное время, которое зависит от состава бетона, его температуры и влажности и может харак­теризовать его прочность, тем не менее он является весьма информатив­ным показателем с точки зрения оценки качества бетона. При отсутствии повреждений в бетоне для обследуемой группы опор он позволяет пер­вично оценить качество и прочность бетона. На основании массовых ис­пытаний опор установлено, что при П1 < 36 мкс бетон опор, как правило, имеет прочность, соответ-ствующую проекту;

П2, являющийся основным и, как бы­ло указано, представляющий собой отно­шение времени распрост-ранения ультра­ звука поперек опоры ко времени его распространения вдоль опоры (рис. 5.3). Он характери-зует объем повреждений в кон­
кретной области. Вследствие того что он является величиной относи-тельной, исключается влияние температуры и влажности бетона при проведении измерений;

П3, представляющий собой время рас­пространения переднего фронта ультра­ звуковой волны (рис. 5.4) и определяемый от места с нулевой амплитудой до места
пикового значения первой волны.

Этот показатель важен с точки зрения оцен-

 

 

133

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

 

 

 

 

ки состояния структуры бетона. Он позволяет также выявлять причины возникновения значительных величин показателя Ш. При отсутствии микротрещин в бетоне показатель ПЗ независимо от прочности бетона мал и находится в пределах 2 — 5 мкс. Однако при наличии микротрещин в бетоне время переднего фронта значительно возрастает. В этом случае большие величины показателя П1 могут быть объяснены насыще­нием бетона микротрещинами, что учитывает­ся при определении показателя П2. Если же П1 имеет большое значение, но показатель ПЗ на­ходится в обычных пределах, появление боль­ших значений П1 может быть обусловлено со­ставом бетона.

Прибор диагностики. Для диагностики проч­ности бетона и несущей способности железобе­тонных опор ВНИИЖТом и фирмой АКС раз­работан прибор УК-1401м (рис. 5.5). Прибор имеет фиксированную базу измерений, рав­ную 150 мм. Рабочая частота ультразвуковых Рис. 5.5. прибор У К-1401м колебаний составляет 60 кГц, а глубина про-

Таблица 5.1

 

134

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

никновения ультразвуковых колебаний в бетон находится в пределах 35 мм. Прибор позволяет измерять время распространения ультразву­ковых колебаний в бетоне при одностороннем доступе к поверхности опор, а также определять время распространения переднего фронта волны. Прибор выполнен в портативном исполнении и не имеет про­водов. Передача в бетон и прием из бетона ультразвуковых сигналов осуществляются с применением сухого акустического контакта. Пи­тание прибора происходит от автономного источника энергии в виде батареек или аккумуляторов. Масса прибора колеблется в пределах 250-300 г (табл. 5.1).

Условия диагностики. Диагностика прочности бетона и несущей спо­собности опор должна осуществляться при установившихся положи­тельных температурах воздуха и воздушно-сухом состоянии бетона. Из­мерения, выполненные при отрицательных температурах, вследствие проявления значительной температурной несовместимости различных слоев бетона и появления внутреннего напряженного состояния в опо­рах могут содержать большие погрешности и не характеризуют факти­ческое состояние бетона. В связи с этим таких измерений в практике обслуживания опор контактной сети следует избегать.

Нежелательны также измерения на участке с опорами, подвергши­мися непосредственному сильному нагреву солнечной радиацией. В этом случае из-за неравномерного нагрева поверхности опоры имеется опасность закрытия внутренних структурных микротрещин и, соответ­ственно, уменьшения времени распространения ультразвука. Наиболее рациональными условиями проведения измерений следует считать уста­новившийся температурный режим воздуха в пределах от +5 до +30 °С и при сухой погоде.

Важным моментом является также выбор участков на поверхности опоры для проведения измерений. Наиболее приемлемым для точности измерений и достоверности диагностики следует считать участки, рас­положенные в сжатой зоне опор. Это связано с тем, что, во-первых, в оценке несущей способности опор основную роль играет состояние бе­тона, прежде всего в сжатой зоне сечения. Во-вторых, при измерениях в растянутой зоне вносятся ошибки в результаты измерений, связанные с тем, что в растянутой зоне раскрываются поры и микротрещины, уве­личивающие время распространения ультразвука в бетоне вдоль опоры. Кроме того, в растянутой зоне могут находиться невидимые глазу, но фокусируемые ультразвуковым прибором поперечные трещины. В свя­зи с этим перед измерениями следует определить сжатую и растянутую зоны сечения опор и затем проводить измерения.

Наконец, следует отметить влияние на результаты диагностики и из­мерений наличия арматуры в бетоне. Во многих источниках обращается внимание на то, что при проведении ультразвуковых измерений вдоль

 

 

135

 

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

арматуры могут возникнуть ошибки из-за того, что ультразвуковые сиг­налы проходят не по бетону, а по арматуре (скорость распространения их по металлу больше, чем по бетону). С этим в принципе можно со­гласиться, если измерения проводятся на больших базах и при больших диаметрах арматуры. При измерениях на небольших базах, как в случае с прибором УК-1401м, влияние арматуры на результаты измерений пе­реоцениваются. Длительные измерения и испытания прибора УК- 1401м при базе измерений 150 мм показали:

• спиральная и проволочная рабочая арматура не оказывает суще­ственного влияния на результаты измерений при любом направлении прозвучивания;

• при прозвучивании вдоль стержневой арматуры диаметром свыше 10 мм на базе 150 мм целесообразно устанавливать датчики на расстоя­нии не менее 25 мм от края стержней.

•

Технология диагностики опор. Технология диагностики ультразвуко­вым методом включает три этапа. На первом этапе осуществляются по­левые измерения показателей прочности бетона и несущей способности опор. Здесь при снятии отмеченных показателей необходимо учитывать состояние опор и наличие повреждений. При этом возможны следую­щие случаи:

• на опоре не имеется дефектов и повреждений. В этой ситуации произ­водятся необходимые измерения в сжатой зоне сечения опор на высоте 1,5 — 1,7м от уровня грунта. При этом не рекомендуется измерять время распространения ультразвука в поперечном направлении в случае рас­положения в базе прибора шва полуформ. При таком расположении прибора могут возникнуть ошибки, связанные с тем, что в шве полу­форм может оказаться бетон меньшей плотности из-за выноса цемента при центрифугировании или даже трещина;

• на опоре имеются отдельные продольные трещины. В этом случае в сжа­той или нейтральной зоне выбирается участок, где расстояние между трещинами позволяет произвести измерения показателей на целом бе­тоне. При этом желательно, чтобы датчики прибора находились на рас­стоянии 20 - 30 мм от края трещин;

• на опоре имеется сетка трещин, под которой понимается множество параллельно расположенных продольных трещин небольшого раскрытия. По­скольку эта сетка является наиболее опасным повреждением и влечет наи­большее расстройство структуры бетона, то измерение показателей сле­дует производить в месте наибольшей концентрации плотности трещин, т.е. в базу прибора при поперечном измерении должно попадать мак­симальное число трещин. При продольном измерении датчики должны располагаться между трещинами. При этом измерения должны вестись прежде всего на участке сетки трещин, расположенном в сжатой части сечения опор;

 

136

 

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

• на опоре имеется множество продольных трещин наибольшего раскры­ тия, но с шагом, при котором в базу прибора попадает только несколько трещин. В этом случае измерения показателей необходимо вести по той же технологии, что и в предыдущем случае при наличии сетки трешин.

Во всех перечисленных случаях на каждом участке необходимо про­изводить не менее трех измерений, добиваясь устойчивых значений по­казателей. В том случае, если обнаруживается значительный разброс значений, необходимо увеличивать количество измерений как в отдель­ном месте, так и по длине конструкций. Отдельные случайные боль­шие значения показателей П1 и П2 необходимо отбрасывать и не учи­тывать.

На втором этапе по данным измерений осуществляется оценка не­сущей способности опор и прочности бетона. При этом могут исполь­зоваться две методики оценки несущей способности опор: упрощенная и более точная.

При упрощенной методике несущая способность опор определяется только в зависимости от значения показателя П2. В табл. 5.2 приведена та­кая зависимость для предварительно напряженных железобетонных опор.

Приведенная упрощенная методика оценки несущей способности опор имеет запас примерно 30%. В ряде случаев для повышения уровня выра-ботки ресурса конструк­ций и при наличии трудно­стей по замене опор целесо­образно испо-льзовать более точную методику оценки их несу-щей способности. Она состоит в следующем. Ис­пользуется установленная с помощью эксперимента-ль­ных данных зависи-мость между прочностью непо­врежденного центри-фугиро­ванного бетона и временем прохождения в нем ультра­звука. При использовании прибора УК-1401м эта за­висимость представлена в табл. 5.3.

При показателях П1 ме­нее 31,2 мкс, как установлено эксперимен-тами, прочность бетона мало зависит от вре­мени распространения уль-

 

 

137

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

тразвука, и поэтому уу в этом случае необходимо принимать одинако­вой и равной 72,4 МПа.

Для установления прочности неповрежденного бетона опор в каче­стве контрольного целесообразно использовать участок опоры в переход­ной зоне, где, как указывалось ранее, прочность бетона не изменяется с течением времени. Эта зона, по опытным данным, находится на глуби­не 20 - 40 см от поверхности грунта. Для получения значения прочности неповрежденного бетона опора должна быть откопана на указанную глу­бину и бетон подсушен до естественной влажности, на что обычно тре­буется 2 - 3 дня в зависимости от влажности грунта.

На основании измерения показателя П1 в подземной части по табл. 5.2 определяется прочность неповрежденного бетона. Затем в над­земной части по приведенной выше технологии определяются показа­тель П2 и прочность бетона в надземной части опоры. Данные, получен­ные с помощью формулы (5.1), приведены в табл. 5.4.

Используя данные табл. 5.4, по величине прочности поврежденного бетона можно определить фактическую несущую способность опор. Та­кие данные для некоторых типов опор приведены в табл. 5.5.

Оценка результатов диагностики опор. В соответствии с требовани­ями стандартов коэффициент безопасности по прочности для центри­фугированных опор должен составлять не менее 1,6. На основании этого все опоры, у которых соотношение между фактической несу­щей способностью и фактической нагрузкой более 1,6, могут экс-

Таблица 5.4

 

138

 

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

плуатироваться без огра-ни­чений. Если это условие не выполняется, то произво­дится замена опор или их разгрузка.

Проверка приведен-ных методов показала, что от­клонение измерен-ной несу­щей способнос-ти по резуль­татам диаг-ностики от факти­ческой при использовании упро-щенной методики не превышает 30%. В случае использования уточненной методики точность оценки несущей способности достигает 10 - 12%, что выше, чем допускается стандартом на ультразвуковой контроль.

 

Диагностика несущей способности ненапряженных центрифугирован­ ных опор. В центрифугированных ненапря-женных опорах вследствие их конической формы и замкнутого поперечного сечения при действии температурно-влажностных факторов возникает напряженное состоя­ние, при котором доминирующими являются тангенциальные напряже­ния. Теоретически эти напряжения в два раза превосходят напряжения, направленные вдоль образующей опор, и поэтому в этих опорах появле­ние и накопление повреждений происходит в основном по площадкам, параллельным образующей поверхности опор. По этой причине для не­напряженных центрифугированных опор остаются справедливыми те же закономерности в оценке прочности бетона, что и в оценке прочности предварительно напряженных опор. Однако у этих опор имеется особен­ность, связанная с тем, что в них в результате усадки бетона могут поя­виться и поперечные микротрещины, расположенные перпендикулярно к направлению арматуры. Следствием этого является то, что показатель П2 у ненапряженных опор может иметь значение меньше единицы. Для уменьшения ошибок от влияния отмеченных микротрещин измерения времени распространения ультразвука в бетоне следует вести таким об­разом, чтобы прибор находился преимущественно между стержнями ар­матуры. Во всяком случае, следует устанавливать прибор на расстоянии не менее 25 - 30 мм от стержней.

Ранее было отмечено, что в ненапряженных железобетонных цен­трифугированных опорах влияние изменения прочности бетона на не­сущую способность в целом несущественно. По этой причине показа­тели прочности бетона и несущей способности опор оказываются бо­лее льготными, чем у предварительно напряженных опор. В частности,

 

 

139

 

Глава 5. Ультразвуковая диагностика прочности бетона

для этих опор показатель П1 при исправном состоянии может достигать 48 мкс, а показатель П2 в момент выработки ресурса опорой может со­ставлять 1,6. Показатель ПЗ по значению, в принципе, должен совпадать с таким же значением показателя предварительно напряженных опор.

Методически измерения показателей в ненапряженных центрифу­гированных опорах осуществляются так же, как и в предварительно на­пряженных. При этом необходимо помнить, что ультразвуковой метод диагностики является косвенным и что при проведении измерений и оценке результатов следует вести их анализ, устанавливать причины от­клонений от установленных норм и правил.

Ультразвуковой метод контроля прочности бетона и несущей способ­ности опор прошел достаточно полные испытания и широко использу­ется на сети дорог. Правильное его применение исключает случайные отказы опор по причине снижения прочности бетона.

 

140

 

Заключение

Как уже было отмечено, опоры представляют собой один из наибо­лее ответственных элементов контактной сети. От их состояния во мно­гом зависит безопасность и бесперебойность движения поездов. Выход из строя даже одной опоры может привести к длительным перерывам в движении поездов или даже к серьезной аварии.

В настоящее время основную долю (до 95%) парка эксплуатируе­мых опор составляют железобетонные опоры. Причем подавляющая часть этого парка приходится на предварительно напряженные желе­зобетонные опоры, армированные высокопрочной проволочной ар­матурой. Опыт показывает, что эти опоры, несмотря на высокую на­чальную безотказность по прочности, в процессе эксплуатации под воздействием эксплуатационных факторов интенсивно снижают свои исходные характеристики и, соответственно, свою надежность. Наи­более жесткими воздействиями, которые испытывают опоры в про­цессе эксплуатации, являются токи утечки на участках постоянного тока, вызывающие электрокоррозию арматуры и анкерных болтов в подземной части конструкций, и влажностные деформации при от­рицательных температурах (особенно низких), разрушающие струк­туру бетона.

Безопасность движения поездов и экономика перевозок требуют, чтобы эксплуатационная надежность опор была высокой в течение всего расчетного срока их службы. Такое требование может быть выполнено с использованием двух обязательных элементов:

• оптимального конструирования опор и фундаментов;

• применения средств диагностики прочности и состояния материа­лов конструкций.

Уже указывалось, что при конструировании железобетонных опор контактной сети на начальном этапе массовой электрификации в 1960-е годы в основном применялся принцип экономической ответ­ственности, или экономической эффективности конструкций. Спро­ектированные по такому принципу опоры, имевшие высокую началь­ную безопасность, оказались крайне чувствительными к воздействию токов утечки на участках постоянного тока. Эти опоры не имели спе-

 

 

141

 

 

Заключение

циальной изоляции по ограничению утечки этих токов с арматуры и, по сути дела, не допускали стекания с арматуры тока. Также чувстви­тельными оказались эти опоры и к структурным изменениям бетона, уменьшающим его прочность. Все это привело к тому, что конструи­руемые по отмеченному принципу опоры оказались с низкой эксплуа­тационной надежностью.

В последние десятилетия принят новый принцип конструирова­ния опор и фундаментов. В соответствии с этим принципом опоры относятся к конструкциям, отказ которых влечет большие матери­альные потери и создает угрозу жизни людей. Сконструированные исходя из этого принципа опоры могут допускать повреждения. При этом размер и объем повреждений должны быть такими, чтобы они могли быть обнаружены на стадии, не угрожающей безопасной экс­плуатации опор.

На базе нового принципа конструирования в железобетонные пред­варительно напряженные центрифугированные опоры внесен ряд из­менений и усовершенствований, позволивших значительно повысить эксплуатационную надежность опор. Прежде всего, в опорах приме­нены специализированные элементы, устанавливаемые при изготов­лении опор для изоляции закладных деталей от арматуры. Установка таких деталей совместно с монтажной изоляцией позволяет получить высокое сопротивление цепи заземления опор, гарантирующее защиту опоры от воздействия токов утечки. Кроме этого, применено смешан­ное армирование в опорах с рабочей арматурой из высокопрочной про­волоки, обеспечивающее снижение чувствительности опор как к токам утечки, так и к уменьшению прочности бетона из-за его деструкции. Использовано также предлагавшееся ВНИИЖТом стержневое арми­рование, причем уровень натяжения арматуры принят таким, чтобы в предельной стадии предварительные напряжения полностью погаша­лись и опора работала в этой стадии, как если бы она была с обычной напряженной арматурой.

Следует подчеркнуть, что из всех имеющихся в настоящее время ти­пов предварительно напряженных опор наиболее надежными являются опоры со смешанным армированием. У этих опор имеется самая разви­тая поверхность арматуры в подземной части конструкций, что в значи­тельной степени снижает риск повреждения опор при кратковременном попадании тока на арматуру. Кроме того, электрохимические потенциа­лы проволочной и ненапряженной арматуры отличаются между собой. По этим потенциалам проволочная арматура имеет более положитель­ный потенциал по сравнению с потенциалом стержневой арматуры и катодно защищается последней.

Наконец, опоры со смешанным армированием имеют более высокую трещиностоикость по сравнению с опорами со стержневой арматурой,

 

142

 

 

Заключение

что в значительной степени обусловлено различным уровнем натяжения проволочной и стержневой арматуры.

В целом, что касается конструктивных решений предварительно на­пряженных железобетонных опор, то возможности совершенствования этих опор практически исчерпаны. Замена одной металлической арма­туры на другую не меняет существа дела. Бетон в силу принятой тех­нологии изготовления опор и связанной с ней операцией уплотнения практически достиг области оптимальной прочности, плотности, мо­розостойкости. Вариации в его составе не дают качественных измене­ний его характеристик. Нецелесообразным является также повышение прочности бетона. Во-первых, это приведет к значительному возраста­нию стоимости опор, и, во-вторых, высокопрочный бетон не оправдал прогнозов по стойкости к агрессивным воздействиям и защите армату­ры от коррозии.

Отдельно следует отметить вопрос использования неметаллической арматуры в опорах контактной сети. Этот вопрос постоянно поднима­ется в связи с необходимостью борьбы с электрокоррозией арматуры опор на участках постоянного тока. В качестве такой неметаллической арматуры в настоящее время может рассматриваться стеклопластиковая и углепластиковая арматура. Однако замена металлической арма­туры на неметаллическую встречает ряд принципиальных трудностей. В частности, стеклопластиковая арматура, являясь электронепрово­дящим материалом и имея высокую прочность, в то же время обла­дает труднопреодолимым недостатком - повышенной ползучестью, не говоря уже о необходимости ее защиты от щелочной среды бетона. Повышенная ползучесть такой арматуры ведет к быстрому возраста­нию деформаций опор под нагрузкой и образованию в них широко раскрытых поперечных трещин. В качестве примера можно приве­сти результаты испытаний предварительно напряженных двутавро­вых опор контактной сети со стеклопластиковой арматурой. Имея начальную жесткость и трещиностойкость, сравнимые с жесткостью и трещиностойкостью опор со стальной арматурой, эти опоры уже че­рез два года получили значительные прогибы под нормированной на­грузкой, и на них в растянутой зоне образовалось большое количество широко раскрытых трещин. На основании результатов проведенных испытаний дальнейшие работы по применению стеклопластиковой арматуры были прекращены. В современных условиях стеклопласти­ковая арматура используется в основном в качестве нерабочей, кон­структивной арматуры.

Что касается углепластиковой арматуры, то следует отметить следу­ющее. Углепластиковая арматура обладает высокой прочностью, срав­нимой с прочностью проволочной. Однако, во-первых, она является электропроводящей, что при использовании ее в опорах контактной

 

143

 

 

Заключение

сети потребует проведения мероприятий по обеспечению работы рель­совых цепей. Во-вторых, эта арматура имеет небольшой коэффициент трения по бетону, что также создает проблемы. В-третьих, углепласти-ковая арматура имеет очень небольшой коэффициент линейного тем­пературного расширения, а это создает в бетоне и арматуре при колеба­ниях температуры воздуха значительные дополнительные напряжения. И наконец, углепластиковая арматура очень дорога, более чем на поря­док выше стоимости стали.

Таким образом, можно отметить, что на ближайшую перспективу основным материалом арматуры для железобетонных опор контактной сети будет сталь. Поэтому вопрос защиты ее от электрокоррозии и со­вершенствования изоляции опор, безусловно, требует дальнейшего вни­мания.

Отдельно необходимо рассмотреть вопрос конструкции фундамен­тов опор. Исторически сложилось так, что все фундаменты выполня­лись из ненапряженного железобетона. Небольшой период времени применялись блочные фундаменты под железобетонные и металли­ческие опоры, но основной конструкцией являлись стаканные фун­даменты. Последние имели фундаментную часть сначала в виде дву­тавра, а затем базовой стала конструкция с трехлучевой фундамент­ной частью.

Стаканные фундаменты имеют ряд преимуществ и в то же время ряд недостатков. Прежде всего, необходимо отметить, что в стакане происхо­дит разрыв рабочей арматуры стойки и фундамента. При отсутствии воды в стакане это дает существенный эффект в повышении электрического сопротивления опоры. Даже при отсутствии специальной изоляции стой­ки сопротивление опоры в этом случае поднимается до 8 - 10 кОм, т.е. практически до безопасного уровня. Однако, когда стакан заполнен во­дой, ситуация резко меняется. В этом случае происходит перетекание на арматуру фундамента тока, стекающего с арматуры стойки. Вследствие небольшой глубины стакана площадь стекания тока с арматуры стойки оказывается значительно меньше, а плотность тока значительно больше, чем если бы ток стекал со всей подземной части опоры. По этой причине арматура стойки разрушается более интенсивно, чем арматура фундамен­та. При этом разрушение стойки происходит быстрее, чем разрушение фундамента. Это в определенной степени освобождает от необходимо­сти контроля арматуры в подземной части фундамента, но требует более тщательной диагностики состояния арматуры стойки в стакане.

Кроме ухудшения условий стекания тока, вода в стакане (а она в старотипных фундаментах присутствует всегда) приводит к растре­скиванию его бетона, расстройству стыка между стойкой и фунда­ментом при циклическом замерзании и оттаивании воды в стакане. Для исключения этого явления в современных стаканных фундамен-

 

 

144

 

Заключение

тах укорочена его длина, образованы отверстия для вентиляции ста­кана и стойки, а также изменена привязка верха фундамента к голов­ке рельса. Эта привязка должна быть исполнена таким образом, что­бы вентиляционные отверстия находились над поверхностью грунта, обеспечивая вентиляцию и отсутствие влаги в стакане фундамента. В таком состоянии исключается трещинообразование в бетоне стакана, а электрическое сопротивление опор оказывается в области безопас­ных значений.

В целом конструкция трехлучевого фундамента отработана и исчер­пала в значительной степени возможности совершенствования. Одна­ко необходимо отметить, что фундаменты опор работают в значительно более тяжелых условиях, чем стойки, хотя для их изготовления исполь­зуется вибробетон, имеющий более низкие характеристики стойкости, чем центрифугированный.

Фундаменты находятся в двух средах: в грунте и воздушной среде. Вследствие этого путем капиллярного поднятия происходит переме­щение влаги в наружную часть, где она накапливается. Это, в свою оче­редь, приводит к тому, что в надземной и подземной частях вследствие различной влажности создаются разные потенциальные условия и воз­никает опасность коррозии арматуры в бетоне надземной части. Кроме того, накопление влаги в надземной части приводит при циклических замерзаниях и оттаиваниях к интенсивному исчерпанию морозостой­кости бетона. Это особенно характерно для фундаментов, находящих­ся в суровых климатических условиях и установленных во влажных бо­лотистых местах. Повысить марку бетона фундаментов по морозостой­кости за счет подбора состава бетона крайне проблематично. В связи с этим для обеспечения высокой стойкости и сроков службы фундаментов, сравнимых со сроками службы устанавливаемых в них стоек, целесо­образно совершенствование и применение фундаментов осуществлять с учетом следующих соображений:

• при благоприятных температурных условиях (расчетная зимняя тем­пература до - 25 °С) применять стаканные фундаменты с вентилируемым стаканом. При этом обеспечить положение вентиляционных отверстий выше уровня поверхности грунта;

• при неблагоприятных температурных условиях (расчетная зим­няя температура от - 25 до - 40 °С) применять железобетонные фундаменты, у которых морозостойкость дополнительно обеспе­чивается путем устройства металлической обоймы на участке, на­ходящемся над поверхностью земли. Такой прием обеспечения мо­розостойкости бетона используется в районах вечной мерзлоты. В этих же районах арматуру фундаментов следует подвергать термо­диффузионному цинкованию либо применять в отмеченных райо­нах металлические фундаменты;

 

 

145

 

 

Заключение

• в районах с вечной мерзлотой, сильным сезонным промерзанием грунта, высокой пучинистостью, а также с расчетными зимними тем­ пературами ниже - 40 °С следует использовать металлические винто­вые сваи.

Свайные железобетонные фундаменты из-за специфики железных дорог целесообразно исключить из применения, так как они требуют больших затрат на погружение, имеют низкую стойкость как к отрица­тельным температурам, так и к токам утечки.

Вторым элементом, обеспечивающим надежность опор, является обязательное проведение диагностики с контролем состояния конструк­ций. Заявления о том, что необходимо разрабатывать и использовать конструкции, не требующие контроля, являются необоснованными. На­до иметь в виду, что конструкцию, которая не подвергается проверкам, как правило, нельзя считать надежной. Однако необходимо иметь в виду, что даже плохо спроектированные и плохо изготовленные конструкции можно сделать надежными, если подвергать их интенсивной диагности­ке, проверке, контрольным испытаниям. Для осуществления этих про­верок и испытаний должны использоваться методики, которые будут учитывать следующие факторы:

• доступность применения;

• чувствительность методики и минимальный размер повреждения, при котором применение данной методики позволяет обнаружить это повреждение;

• частота проведения проверок.

В предыдущих главах были рассмотрены существующие методы и приборы, применяемые при диагностике железобетонных опор кон­тактной сети. К числу этих методов относится ультразвуковой метод контроля прочности бетона и несущей способности центрифугирован­ных опор. Применение этого метода позволяет обнаружить опоры в предотказном состоянии, способствует более полному использованию ре­сурса несущей способности опор, позволяет осуществлять их техниче­скую эксплуатацию по состоянию.

Резонансный способ диагностики при его широком применении по­зволит значительно увеличить достоверность диагноза состояния сталь­ной арматуры опор, частично без откопки. При этом данный способ может использоваться при оценке состояния арматуры независимо от места ее нахождения и вида конструкции.

Однако, несмотря на определенный прогресс в разработке средств диагностики опор, проблема эта остается актуальной. Нельзя решить ее один раз и навсегда. Процессы повреждения опор и их материалов идут по неизвестным закономерностям, причем с течением времени обна­руживаются новые явления. Для своевременной оценки их опасности требуются соответствующие средства диагностики, которые должны по-

 

 

146

 

 

Заключение

стоянно совершенствоваться. Причем это совершенствование должно идти в направлении повышения достоверности диагностики, расшире­ния функциональных возможностей приборов, снижения затрат труда на проверки. Правильная постановка работ, разработка новых методов и приборов диагностики, а также организация их оптимального исполь­зования позволят обеспечить безопасность движения поездов и сэконо­мить эксплуатационные расходы.

 

147

 

Список литературы

1. Шилкин П.М., Порцелан А.А., Котельников А. В. Защита контактной сети постоянного тока при различных способах заземления опор. М.: Транспорт, 1977. 105 с.

2. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цемент­ных бетонов. М.: Стройиздат, 1979. 344 с.

3. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин, Ф. М. Ива­нов, С.Н.Алексеев, Е.А. Гузеев. М.: Стройиздат, 1980. 536 с.

4. Невиль А. М. Свойства бетона. М.: Стройиздат, 1972. 344 с.

5. Шестоперов СВ. Контроль качества бетона транспортных сооружений. М.: Транспорт, 1975. 248 с.

6. Горчаков Г.И., Лифанов И.И.,Терехин Л.Н. Коэффициенты температурно­го расширения и температурные деформации строительных материалов. М.: Из-во Ко­митета стандартов, мер и измерительных приборов, 1968. 168 с.

7. Горчаков Г. И., Капкин М.М.,Скрамтаев Б. Г. Повышение морозостойкости бетона. М.: Стройиздат, 1965. 150 с.

8. Ламб Г. Теоретическая механика. Т. III. ОНТИ. НКТП СССР, 1936. 292 с.

9. Аквердов И.Н. Железобетонные напорные центрифугированные трубы. М.: Стройиздат, 1967. 164 с.

 

10. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М.: Госстройиздат, 1961.

11. Леонгардт Ф. Предварительно напряженный железобетон. М.: Стройиздат, 1983.245 с.

12. Александровский СВ. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на температурно-влажностные изменения (с учетом ползучести). М.: Стройиздат, 1966.443 с.

13. Рост прочности бетона при пропаривании и последующем твердении / Под ред С. А. Миронова. М.: Стройиздат, 1973. 96 с.

14. Подольский В.И. Температурные напряжения в опорах контактной сети в пе­риод эксплуатации //Труды ВНИИЖТ, вып. 503. М.: Транспорт, 1973. С. 31-43.

15. Запорожец И.Д., Окороков С.Д., Нарийский А. А. Тепловыделение бетона. М.: Стройиздат, 1966.

16. Подольский В. И. Усадочные деформации в бетоне центрифугированных опор контактной сети//Труды ВНИИЖТ, вып. 503. М.:Транспорт, 1973. С 44-55.

 

17.Берг О.Я., Щербаков Е. Н. Напряженное состояние в зоне расположения предварительно напряженной арматуры // Транспортное строительство. 1964. №11. С 42-44.

18.Милованов А.Ф.,Тупов Н.И. Прочностные и упругопластичные свойства бе­тона при нагреве до 20 °С. Тепломонтажные работы. Вып. 3 (47) / ЦБТИ, 1965.

19.Стойкость бетона и железобетона при отрицательной температуре / В.М. Мо­сквин, М. М. Капкин, Б. М. Мазур, А. М. Подвальный. М.: Стройиздат, 1967. 132 с.

20.Шестоперов СВ. Долговечность бетона. Изд. 2-е. М.: Автотрансиздат, 1960.

 

 

148

 

21.Бетон для строительства в суровых климатических условиях / В.М. Москвин, М.М. Капкин, А.Н. Савицкий, В. Н. Ярмаковский. Л.: Ленинградское отделение Строй-издата, 1973. 169 с.

 

22. Некрасов К.Д,, Жуков В. В., Гуляева В.Ф. Тяжелый бетон в условиях повы­шенных температур. М.: Стройиздат, 1972. 128 с.

23. Тимошенко СП. Курс теории упругости. Киев: Наукова думка, 1972. 508 с.

24. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разру­шения. - В кн.: Разрушение. Т. II. М.: Мир, 1975. С. 336-520.

25. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений / Под ред. Ю. Мара­тами. Т. I. М.: Мир, 1990.

 

26. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений бето­на и железобетона при поперечном сдвиге / К. А. Пирадков, Е.Л. Гузеев, Т.Л. Мамаев, К. Ч. Абдуллаев // Бетон и железобетон. 1995. № 5. С. 18 — 20.

27. Подольский В. И. Эксплуатационные воздействия на опоры контактной сети электрифицированных железных дорог и повышение их надежности: Дис. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук. М., 1996. 303 с.

28. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений / Под ред. Ю. Мара­тами. Т. II. М.: Мир, 1990. С. 481-482.

29. Фрейденталь А.М. Статический подход к хрупкому разрушению. — В кн.: Раз­рушение. Т. II, М.: Мир, 1976. С. 616-645.

30. Новое о прочности железобетона / Под ред. К. В. Михайлова. М.: Стройиздат, 1977.272 с.

31. Котельников А. В., Наумов А. В. Коррозия и защита сооружений на электри­фицированных железных дорогах. М.: Транспорт, 1974. 120 с.

32. Старосельский А. А. Электрокоррозия железобетона. Киев: Будивельник, 1978. 169 с

33. Черепанов Г.Е., Ершов Л.В. Механика разрушения. М.: Машиностроение, 1974.230 с.

34. Селедцов Э.П., Баранов Е.А. Эксплуатация опор контактной сети. М.: Транс­порт, 1970. 96с.

35. Котельников А.В. Блуждающие токи электрифицированного транспорта, М.: Транспорт, 1986.278 с.