Задержание наледи с верховой стороны сооружения может быть осуществлено постоянными или временными противоналедными средствами, сущность работы которых заключается в том, чтобы вызвать появление и рост наледи в безопасном для сооружения месте и удержать ее.
К постоянным удерживающим противоналедным средствам относятся земляные валы с заборами в проеме, железобетонные заборы, грунтовые мерзлотные и мерзлот-но-водонепроницаемые экраны в сочетании с удерживающими противоналедными сооружениями.
В качестве примера на рис. 16 представлена схема удерживающих противоналедных сооружений у водопропускной трубы, эксплуатируемой на водотоке с наледями.
Удерживающие противоналед-ные земляные валы и железобетонные заборы удовлетворительно работают на постоянных и периодически действующих водотоках, на которых наледи образуются в бытовых условиях. Их сооружают высотой 1—3 м из глинистых грунтов с тщательным послойным трамбованием. Ширину вала поверху принимают не менее 1 м, а его откосы 1:1,5. Для пропуска по логу поверхностных вод в валах оставляют просветы размерами, обеспечивающими пропуск максимального расхода, но не менее величины отверстия искусственного сооружения, расположенного в этом логу ниже вала. На зиму просветы валов перекрывают заборами из досок. Для обеспечения условий полного перехода наледной воды в лед перед удерживающими противоналедными сооружениями предусматривают спланированную площадь, обеспечивающую растекание воды перед валом.
Задержание наледи с верховой стороны сооружения
июля 24, 2010Мерзлотно – водонепроницаемый экран
июля 16, 2010Мерзлотно - водонепроницаемый экран состоит из вертикального и горизонтального водонепроницаемого экранов. Вертикальный экран располагают под углом 60—70° к направлению лога с заглублением в водо-упор или вечную мерзлоту на 0,5 м, а горизонтальный водонепроницаемый — параллельно дну лога. Размеры горизонтального водонепроницаемого экрана, принимающего выходящие на поверхность подземные воды и одновременно создающего условия для резкого понижения их температуры, определяют, как и расчетную длину нарушенного русла перед удерживающими противоналедными сооружениями.
Наряду с мерзлотно-водонепроницаемыми экранами для районов глубокого сезонного промерзания и островной вечной мерзлоты могут быть рекомендованы грунтовые мерзлотные пояса, представляющие собой канаву глубиной 0,5—1,0 м и шириной 2—4 м. Дну канавы придают продольный уклон, обеспечивающий сток воды к тальвегу лога без размыва дна, но не менее 0,002. Длину мерзлотных поясов принимают не менее ширины подземного потока в логу.
В отдельных случаях для задержания внезапно появившихся наледей применяют заборы из шпал или досок, устанавливаемые в непосредственной близости от земляного полотна или искусственного сооружения. Для защиты отверстий труб от заполнения льдом и снегом рекомендуется у входных и выходных оголовков устанавливать плотные дощатые щиты.
Пропуск наледной воды в низовую сторону перехода целесообразно применять на постоянных водотоках и ключах, на которых наледи в бытовых условиях не действуют, но образуются у сооружений, а также в логах с большими уклонами при близком выходе источников. Безналедный пропуск водотоков может быть осуществлен за счет концентрации водотока при протекании его в полосе отвода дороги и непосредственно у сооружения. Возможны случаи устройства утепленного лотка или дренажа.
Параметры водотока (концентрация, утепление, углубление, спрямление и расчистка русла), исключающие образование наледи у сооружения, зависят от климатических условий района, температуры наружного воздуха, величины снежного покрова, а также от характеристики самого водотока — расхода, уклона русла, температуры воды.
Величины расходов водотоков
июля 8, 2010Величины расходов водотоков, при которых целесообразно применять безналедный пропуск водотока или задерживать наледь выше искусственного сооружения, могут быть определены для каждого водотока в зависимости от климатических условий района, конфигурации и уклона лога, условий протекания водотоков на подходах и в сооружении.
В тех случаях, когда пропуск поверхностных вод у сооружения представляет трудности, можно рекомендовать дренаж или каптаж наледных вод. При проектировании дренажей для безналедного пропуска наледных вод следует принимать совершенно горизонтальный дренаж закрытого типа с керамическими, бетонными и железобетонными трубами диаметром 100—300 мм с отверстиями.
В отдельных случаях при больших расходах подземного потока могут быть применены галерейные дренажи, весьма эффективные для ликвидации мощных наледей в выемках. Для проектирования такого дренажа необходимо знать условия залегания, дебит и распространения подземных вод на переходах, наиболее благоприятные участки для перехвата подземных вод и устройства каптажных сооружений, глубину сезонного промерзания и наличие вечно* мерзлоты и их влияние на режим подземных вод.
Глубина заложения дренажа, конструкция утепления должны быть такими, чтобы не допускать перемерзания вод в процессе квотирования и транспортирования. Применение дренажей возможно только в тех случаях, когда уклон долины позволяет~организовывать ниже земляного полотна выпуск вод на поверхность.
Каптажи эффективно применять при наличии рассосредоточенного выхода ключей с малыми расходами и незначительном их удалении от железной дороги. В этом случае устраивают каптаж вод с приемом их в один или несколько водосборных колодцев с последующим сбросом водоотводами в низовую сторону земляного полотна. В зависимости от местных условий, особенно величины снежного покрова и температуры наружного воздуха, сбор воды может быть выполнен открытыми канавами, открытыми или закрытыми лотками.
Очень часто дренажи перестают^ нормально функционировать из-за замерзания еоды на выходе. Для улучшения работы концевых участков им придают большой уклон, ь также поднимают выпускную трубу на высоту 1—1,5'м над поверхностью и утепляют ее. В районах вечной мерзлоты, где эти мероприятия могут оказаться недостаточными, прибегают к подогреву воды на концевых участках. Подогрев воды может быть рекомендован и при применении безналедного пропуска водотоков у сооружений на отдельных объектах.
Задачи и методика обследования мостов и труб
июня 30, 2010Целью обследования эксплуатируемых мостов и труб является установление их физического состояния, с тем чтобы полученные данные в последующем использовать при решении вопросов содержания искусственных сооружений.
Обследование мостов и труб выполняют дистанции пути, мосто-испытательные станции служб пути управлений дорог, Главного управления пути и сооружений МПС , научно-исследовательских и учебных институтов.
При обследованиях ведут детальный осмотр всех частей сооружения. В тех случаях, когда в этом есть необходимость, осмотр сопровождается инструментальными измерениями с применением различных приборов и аппаратуры. Работы по обследованию обычно выполняют в два этапа. На первом этапе, которому предшествует детальное изучение технической документации, производят общий осмотр. На основании данных общего осмотра выявляют детали и элементы, которые затем подвергают более тщательному осмотру с измерениями приборами и инструментом. Такие элементы и детали выбирают из числа имеющих повреждения или дефекты. По мере необходимости определяют качество материалов и их прочностные и деформативные характеристики.
Для проверки положения различных частей сооружения в горизонтальной и вертикальной плоскостях производят съемку плана и профиля.
Обследование производят по заранее разработанному плану, а его результаты регистрируют в специальных журналах с зарисовками и эскизами. Характерные дефекты рекомендуется фотографировать.
По материалам обследований мостов и труб решают вопросы оценки качества сооружений и пригодности их к дальнейшей эксплуатации, определяют грузоподъемность, разрабатывают рекомендации по ремонту и усилению отдельных частей и т. п. При этом устанавливают и условия эксплуатации.
В особо ответственных случаях материалы обследований дополняют испытаниями искусственного сооружения под нагрузкой. Особое внимание при обследовании мостов надлежит уделять оценке состояния мостового полотна.
Обследование подмостового русла
июня 23, 2010Нормальная работа подмостового русла характеризуется отсутствием резких изменений его положения в плане в пределах мостового перехода, подмыва опор, конусов насыпи и регуляционных сооружений. Причинами нарушения его нормальной работы могут служить недостаточное отверстие моста, не отвечающие требованиям регуляционные сооружения и неудовлетворительные укрепления откосов, конусов насыпи и дна реки.
Для выявления причин нарушения нормального состояния подмостового русла и неудовлетворительной работы регуляционных сооружений необходимо иметь данные об условиях протекания воды, ледостава и ледохода в различное время года и в течение ряда лет. Условия протекания воды характеризуются горизонтами (высоким, меженним) и соответствующими им скоростями и направлением струй.
При обследовании подмостового русла следует обращать внимание на наличие отклонений в положении русла как в плане, так и в профиле. Особенно опасным являются различного рода подмывы опор и берегов вблизи насыпи и регуляционных сооружений. Наблюдения за изменением профиля дна реки ведут путем периодических промеров русла. Обычно промеры глубин русла производят по оси моста и на 25 м выше и ниже по течению в зимнее время перед паводком и в весеннее после спада высокой воды. При устойчивом русле глубины проверяют только по оси моста, а при неустойчивом — на большем количестве створов, а также вокруг опор.
В каждом створе точки промеров выбирают таким образом, чтобы можно было получить ясное представление об очертании профиля дна реки. Промеры глубин при отверстиях более 50 м делают примерно через 10 м, а менее 50 м— через 5 м. При этом для лучшей привязки точки промера глубин рекомендуется выбирать в створе узлов ферм.
Глубины измеряют различными способами. При большой глубине применяют тонкий трос или веревку с привязанным на конце грузом. В особых случаях используют специальный прибор — эхолот, принцип работы которого основан на определении времени прохода отраженной от дна реки радиоволны или ультразвука. Зная скорость распространения радиоволн или ультразвука в воде, можно определить глубину.
Для определения глубины погружения троса или веревки на них через каждые 20 см закрепляют специальные метки. При небольшой глубине реки для промеров используют рейку с укрепленным на нижнем конце поддоном для предотвращения погружения рейки в грунт при установке на дно.
Промеры русла можно делать непосредственно с моста или с лодки. Для фиксации точек измерения глубины в створе при небольшой ширине реки натягивают проволоку или веревку. Точки промера глубин на больших реках фиксируют путем визирования с лодки на вешки, установленные в створе на обоих берегах реки и на соответствующие узлы ферм пролетных строений. Положение створов закрепляют специальными свайками. На незатопленных участках русла в створе используют нивелирование.
Результаты промеров привязывают к реперам и наносят на график поперечных профилей русла (рис. 18). Для наглядности эти графики вычерчивают с различными масштабами по длине и высоте. Размеры по высоте откладывают в более крупном масштабе, чем размеры по длине. Сравнивая профили, снятые в разное время, устанавливают изменения и выявляют места и величину размывов и наносов грунта.
Съемка плана и профиля моста
июня 15, 2010Съемку плана и профиля моста производят при приемке и периодически повторяют в процессе его эксплуатации. Данные плана и профиля моста, полученные по окончании его строительства или реконструкции, позволяют оценить правильность положения элементов моста в пространстве. Сравнение результатов съемки, полученных в различные периоды эксплуатации сооружения, дает возможность проследить за изменениями положения отдельных частей сооружения, собрать данные для установления причин их возникновения и в случаях опасных отклонений принять меры по их устранению или прекращению дальнейшего развития.Съемку плана и профиля выполняют геодезическими инструментами. Для исключения ошибок и повышения точности съемку производят не менее двух раз с разных стоянок. В журналах записи отсчетов отмечают условия, при которых производились съемки: погоду, температуру воздуха и др. Места установки реек отмечают краской или керном на элементах конструкций, о чем делают специальные записи на графиках или в пояснительных записках, чтобы при повторных съемках были приняты те же точки.
Нивелировку металлических ферм производят по узлам, устанавливая рейку в каждом из них в одних и тех же местах (например, на горизонтальных листах верхнего или на уголках нижнего пояса ферм, на горизонтальных листах поперечных балок у узлов ферм), а на железобетонных балочных пролетных строениях — не менее чем в трех точках (в середине пролета и у опор) с каждой стороны. Если в местах установки реек число листов меняется или встречаются накладки, то при обработке результатов нивелирования учитывают их толщину, приводя съемку к одному уровню.
Одновременно со съемкой профиля ферм нивелируют подфермен-ники и рельсовый путь.
Результаты съемки представляют в виде графика (рис. 19). Плавное очертание профиля при наличии строительного подъема свидетельствует о хорошем качестве изготовления и монтажа пролетных строений. Неудовлетворительный профиль не всегда является следствием опасных деформаций, а может оказаться следствием ошибок, допущенных при изготовлении и монтаже пролетных строений.
Для того чтобы установить причину неудовлетворительности профиля, необходимо сравнить полученные результаты с данными предыдущих нивелировок. Если выяснится, что значительные отклонения произошли в процессе эксплуатации моста, то необходимо оценить степень их влияния на условия эксплуатации, выявить причины и в случае необходимости установить за мостом специальные наблюдения. При незначительных изменениях в профилях эксплуатируемых мостов рекомендуется по возможности тщательно проанализировать причины и тенденцию к их развитию.
Съемку плана ферм и пути выполняют при помощи теодолитов, нивелиров или натянутой по оси моста проволоки, от которой отмеряют расстояния в поперечном направлении от оси до нужных точек. За ось пролетного строения принимают линию, соединяющую средние точки в опорных поперечниках.
Съемку плана пролетных строений обычно производят по узлам поясов ферм, в плоскости которых находится проезжая часть. Однако желательно съемку плана делать в плоскости обоих поясов, так как это дает возможность установить величину и характер поперечных перекосов пролетных строений.
Основные дефекты металлических пролетных строений
июня 7, 2010В процессе эксплуатации в стальных пролетных строениях мостов возникают и развиваются дефекты. По характеру эти дефекты можно разделить на следующие группы: расстройство заклепочных и болтовых соединений; усталостные повреждения; коррозия металла; хрупкие разрушения; механические повреждения.
Расстройство заклепочных соединений. Одним из наиболее распространенных дефектов клепаных пролетных строений является расстройство заклепочных соединений; оно связано с их износом, который главным образом зависит от величины суммарных перемещений (сдвигов) по плоскостям контакта соединения. Эти сдвиги в свою очередь находятся в прямой зависимости от интенсивности движения поездов, напряженного состояния соединения, характера динамического воздействия. Большое влияние на скорость износа оказывают конструктивные особенности соединения и среда, в которой они работают. В связи с повышением интенсивности движения поездов, увеличением их веса и скоростей развитие этих дефектов может возрастать. Расстройство заклепочных соединений является серьезным дефектом, который наряду с увеличением динамического воздействия на соединение и снижением его сопротивляемости редко действующим максимальным нагрузкам приводит к значительному повышению концентрации напряжений у заклепочных отверстий. Исследования, выполненные в МИИТе, показывают, что коэффициент концентрации напряжений для заклепочных отверстий в зависимости от степени износа соединения может изменяться в несколько раз. Соответственно возрастает накопление усталостных повреждений и вероятность их усталостного разрушения, особенно в элементах, работающих на многократно повторяющиеся знакопеременные или растягивающие усилия.
Расстройство заклепочных соединений — процесс длительный. По мере износа соединения оно может работать в трех стадиях. В стадии I работы заклепочного соединения все усилие передается трением по поверхностям контактов соединяемых элементов. При этом у кромок заклепочных отверстий возникает минимальная концентрация напряжений. В стадии II работа соединения характеризуется передачей усилий как трением, так и непосредственно через стержни заклепок на стенки отверстий. Концентрация напряжений при этом у кромок отверстий возрастает. В стадии III (наиболее неблагоприятной) усилия передаются только через стержни заклепок на стенки отверстий и концентрация напряжений у кромок заклепочных отверстий достигает максимальной величины. Внешним признаком работы соединения в этой стадии служит расстройство заклепок. Переход в стадию III наступает раньше появления внешних признаков расстройства заклепок. В результате расстройства заклепок облегчается доступ к кромкам отверстий влаги и агрессивных газов, способствующих появлению коррозии и ускорению процесса развития усталостных и коррозионно-усталост-ных трещин.
Расстройство заклепочных соединений
мая 30, 2010Расстройство заклепочных соединений в сквозных фермах наиболее часто наблюдается: в прикреплениях раскосов (особенно средних) к верхним узлам; в прикреплениях подвесок к верхним узлам; в прикреплениях продольных и поперечных связей между фермами; в пересечениях элементов решетки ферм.
В элементах проезжей части расстройства заклепочных соединений наблюдаются: в прикреплениях продольных балок к поперечным, особенно при отсутствии рыбок; в соединениях верхних поясных уголков продольных балок, непосредственно поддерживающих мостовое полотно. Аналогичные повреждения имеют место в элементах одностенчатых верхних поясов главных ферм при непосредственном опирании на них мостовых брусьев. Часто расстраиваются прикрепления продольных и поперечных связей между продольными балками. На развитие дефектов в этих местах оказывают влияние вибрация элементов при проходе поездов, а во многих случаях неправильная прирубка мостовых брусьев, в результате чего они опираются на элементы связей и вызывают в них дополнительные многократно повторные напряжения.
Наиболее эффективным и сравнительно простым способом замедления развития расстройства заклепочных соединений в узлах ферм является частичная замена заклепок крайних рядов высокопрочными болтами. В результате превращения заклепочного соединения в смешанное значительно уменьшается его износ, особенно в зоне расположения оставшихся заклепок. Кроме того, такая замена приводит к резкому снижению концентрации напряжений около отверстий, в которых вместо заклепок поставлены высокопрочные болты. Важно подчеркнуть, что чем раньше это мероприятие будет выполнено, тем больше его эффект.
Слабые заклепки обнаруживают, как правило, остукиванием заклепок молотком массой около 0,2 кг. Эту операцию выполняют следующим образом. Ударив сбоку по головке заклепки молотком, приставляют палец к месту удара и вновь ударяют по головке заклепки с противоположной стороны. Если заклепка слабая, то палец почувствует при этом легкое дрожание головки. Чувствительность этого способа повысится, если к головке приставить специальный боек в виде стального стержня длиной 10—12 см и толщиной 5—6 мм с утолщением на конце. Ослабленность заклепки можно определить и по звуку: при ударе она издает глухой дребезжащий звук.
Ржавые потеки из-под головок заклепок или из зазоров между соединяемыми элементами, а также трещины в окраске около заклепочных головок обычно являются внешними признаками неудовлетворительного состояния соединения. При наличии этих признаков производят детальную проверку остукиванием всех заклепок.
Дефектными заклепками следует считать и те, которые имеют плохо оформленные или пережженные головки, а также поставленные в неправильных отверстиях.
Наиболее часто встречающиеся дефекты заклепок представлены в табл. 1. Для полного выяснения качества заклепок рекомендуется производить выборочную их срубку.
В ответственных местах все слабые и дефектные заклепки в зависимости от характера их дефектности следует немедленно заменять высокопрочными болтами или новыми заклепками, а в отдельных случаях точеными болтами.
К заклепкам в старых мостах нельзя предъявлять в полной мере требования, которые обязательны при приемке новых мостов Замена одной заклепки из-за незначительного дефекта, например из-за несколько неполномерной или сбитой ее головки, может вызвать ослабление соседних заклепок, что приводит не к улучшению, а к ухудшению состояния соединения.
Усталостные разрушения
мая 23, 2010Усталостные разрушения. В практике эксплуатации металлических пролетных строений железнодорожных мостов в последние годы участились случаи появления усталостных трещин в клепаных элементах. Вначале трещины отмечались в пролетных строениях, изготовленных по нормам 1875, 1884, 1896 гг , а в последнее время — в пролетных строениях, спроектированных по нормам 1907 г. и даже 1931 г.
Как известно, усталость материала — это процесс постепенного накопления повреждений при действии многократно повторных нагрузок, приводящий в определенных условиях к разрушению. Усталостные разрушения в виде трещин могут появляться при сравнительно низких напряжениях,Усталость — процесс избирательного разрушения. Накопление усталостных повреждений происходит в первую очередь в зонах максимальной концентрации напряжений. В клепаных пролетных строениях наибольшая концентрация напряжений наблюдается около заклепочных отверстий в прикреплениях и стыках.
В пролетных строениях сварных и усиленных с применением сварки наиболее опасными концентраторами напряжений являются резкие изменения сечений элементов, концы фланговых швов, дефекты швов (шлаковые включения, трещины, непровары и др.).
Большое влияние на усталость сварных элементов оказывают остаточные напряжения в зонах концентрации напряжений. Растягивающие остаточные напряжения могут значительно снижать, а сжимающие, наоборот, повышать усталостную прочность элементов. Усталостные повреждения могут усугубляться наличием коррозии.
Усталостных разрушений продольных связей между главными фермами
мая 16, 2010Нередки случаи усталостных разрушений продольных связей между главными фермами, что связано с чрезмерными их колебаниями при движении поездов.
В пролетных строениях сварных и усиленных с применением сварки усталостные трещины могут возникать как в сварных швах, так и в основном металле. Трещины, как правило, возникают в зонах концентрации растягивающих напряжений от внешней нагрузки и остаточных напряжений, вызванных сваркой. К таким зонам относятся участки с резким изменением сечения, вызванным обрывом листов, приваркой планок, накладок, ребер жесткости, диафрагм; концы фланговых швов; различного рода заплавки отверстий и т. п. Характерные места появления трещин в сварном узле представлены на рис. 27.
При обследовании металлических пролетных строений на указанные места возможного возникновения трещин необходимо обращать особое внимание. Внешним признаком наличия трещин могут служить потеки ржавчины и шелушение краски. Крупные трещины можно обнаружить при тщательном осмотре невооруженным глазом или через лупу. Для обнаружения мелких трещин используют различные приборы (например, индукционный дефектоскоп типа ППД-1). Скрытые трещины и другие дефекты (непровары, шлаковые включения) обнаруживают рентгенографированием или гаммакрафированием, а также при помощи ультразвуковых и электромагнитных приборов (§ 24, 25).
В полевых условиях для обнаружения трещин обычно пользуются простыми способами. Участок, где подозревается трещина, очищают от краски и ржавчины, шлифуют наждачной бумагой с последующим протравливанием поверхности 10—15-процентным раствором азотной кислоты. После протравливания поверхность промывают водой, вытирают насухо и просматривают через лупу или микроскоп.
В некоторых случаях вдоль предполагаемой трещины хорошо заточенным небольшим зубилом снимают тонкую стружку. Разделение стружки подтверждает наличие трещины.
С целью предупреждения опасного развития мелких трещин участки конструкции, где они обнаружены (например, концы сварных швов, кромки элементов и т. п.), следует обрабатывать до полного их удаления наждачным кругом, зубилом, напильником, создавая выточку с плавным переходом во избежание концентрации в этих местах больших внутренних напряжений.
У концов более крупных трещин, ослабляющих сечение в пределах, допустимых для безопасного пропуска поездов (что надлежит проверить расчетом), рекомендуется просверлить сквозные отверстия диаметром 15—20 мм. Однако это не гарантирует от возможности дальнейшего развития трещин по другую сторону отверстий, а поэтому за такими трещинами следует установить специальное наблюдение. Опасные трещины после предварительного просверливания отверстий у их концов надлежит перекрыть накладками предпочтительно на высокопрочных болтах или в крайнем случае на заклепках или точеных болтах.
За элементами, в которых обнаружены трещины, должно быть установлено постоянное наблюдение.