автореферат диссертации по транспорту, 05.22.09, диссертация на тему:Эксплуатационные воздействия на опоры контактной сети электрифицированных железных дорог и повышение их надежности

Гч.

С?;

На правах рукописи

. Кандидат технических наук

псЗдольский

ВИКТОР ИВАНОВИЧ

Эксплуатационные воздействия на опоры хонтзхтноИ сети эляорифицированньк железных дорог к позышение их надзхностн

Специальность 05.22 09 Электрификация хскознодорояшого транспорта.

АВТОРЕФЕРАТ диссертанта на соискание ученоЯ степени дежгора технических тух

Москва 1937 год

Иосс миеиая Го суд арет^ецмая сИцИпиоТеХсх.

Работе. выполнена во Всероссийском научно-исследовательском ' институте железнодорожного транспорта.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Мкхеев Еиктор Петрович (ОмГАПС); заслуженный деятель науки и техники ?С ^ доктор технических наук Соколов Сергей Дмитриевич (ВНИКЗГ);, доктор технических наук, профессор Чирков Владилен Павлович (МГУПС). Ведущее предприятие — Департамент электрификации и электроснабжения ШС Р8. -л _ - . ■

ъ апреАе.

Защита диссертации состоятся.,,.... дер«« 1997 года в часов на заседании диссертационного совета Д 114.01.02 Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта по адресу: 129851, Москва, 3я-Шпионская д. 10, Малый конференц-еал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 25 февраля 1997 года.

/ • •

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью , просим направлять в адрес специализированного Совета института.

Ученый секретарь спеукадизпрованного Совета

д.т.н. П.Т.Грв!

беквк

-1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Электрифютрованнке железные дороги представляют собой сло-хнъъ многоуровневые системы, состояние кз больного числа устройств, среди которых викнейшее ыесуо занимает контактная сеть. Одним кз основных элеуентов контактной сети является опоры, обе-спечивапдие заданное положение контактной подвески в плане и прочие над яелезнодороеткаи путями, благодаря чеиу реализуются передача электроэнергии подвижному составу и надежность токосъема. Такое ответственное назначение, требования безопасности д в кг. е гая поездов привела к тоиу, что с самого начала елек-тряфккаляи зелезккх дорог проблема надежности опор приобрела весьиа важное значение. Ее значение особенно возросло, когда был сделан приннкгаально новый aar в направлении использования для изготовления опор пзяэзобетона, С применением яелеэобетон-ккх опор» распиреннел сфер' 12 установки, увегкчекпем nz доли а обцеи парке опор проблема надежности опор стела е^э более острой.

Опит аоказыгает, что принятая система проектпро^акня, изготовления а пркиекенкя опор контактной сетп обеспечивала высокую надежность гонетрукцяй только а к&чалькыЯ период эксгду-атадии поме пх установка« 3 то го время надежность опор в более поздний пэрзод эксплуатация оказалась кпго трабуеиоЯ по ус-логаяи безопасности дгпгекля поездов. На зелезгавс дорогах все часе глчалп появляться прездезреиэннкэ отказы опор, приводившие к длительным переразан в двззекип пэездоз, а з некоторых едутая: создавались угроза безопасности двязеиая поездов, В перзкэ годы ЗЕсплугтажн злектри^жшрозакиых ланий постоянного тока докинкрукргки бит.п отказы опор из-за электрокоррозки ар-иатури н анхерких болтов подземной части конструкций. Массовая замена спор прозодшгась на Зспадао-Сгбпрской» Югнэ-Ургльской,

Закавказской» Азербайджанской железных дорогах. Ухе в ?е годы было заменено около 35 тысяч опор, причем, срок службы замененных конструкций не превшая 10 - 15 лет.

Достижения в области эааиты от электрокоррозии снизили поток отказов опор. Вместе с тем, в последние годы резко возрос поток отказов опор по другим причинам, особенно железобетонных опор. На железных дорогах во все больших количествах начали происходить отказы опор из-за потери ими несущей способности вследствие старения бетона в надземной части, появления и накопления в нем различи« повреждений. Отказы опор по отмеченной причине после 20 -25 лет эксплуатации конструкция произошли на Красноярской, Свердловской, Горьковской железных дорогах.' Для обеспечения безопасности и бесперебойности движения поездов профилактическая замена опор на указанных дорогах составила более 10 тыс. конструкций. Прогнозы показывают, что число отказов опор Ез-за старения бетона будет возрастать, и для обеспечения жизнедеятельности полезных дорог, выполнения условия безопасности движения поездов в ближайшие годы потребуется производить ежегодно до 13,5 тыс. замен опор при среднем сроке службы заменяемых конструкций 30 лет. Уже в 1996 г. по названной причине было заменено около 10 тыс. опор. Все это требует огромных финансовых и трудовых затрат. При стоимости замены одной опоры в 4 млн. руб. общие потери народного хозяйства от недостаточной надежности опор составляют более 50 млрд. руб. в год (в иенах 1996г.).

Отсюда очевидной становится актуальность повшения надежности опор, предце всего, для обеспечения безопасности и бес-перебойкости движения поездов, а также для снижения финансовых и материальных затрат на эксплуатации электрифицированных железных дорог.

При репении проблеьгы повьпения надежности опор контактной сети автор опирался на труды ученых и'специалистов железнодорожного транспорта B.C. Артамонова, З.И.Ивановой, И.М, Ерпова, А.З. Котельникова, З.П. Михеева, К.Б. Кузнецова, А.И.Гукова, А.А.Кудрязиеза, Э.П.Сеяедиова, А.А.Старосельского, К.Л.Комарова, С.Д.Соколова, S.S.Афанасьева и других авторов, на работы в области транспортных конструкция и материалов О.Я.Берга, Е.Н.Щер-Саковл, Ю.З.ЕмальяноЕа, Г.С.Рояка, Э.М.Изянова, Г.Г.Кравченко, З.И.Солоиатова, В.П.Иурыгина, А.А.0рла, А.П.Чучева, А.Р.Соловь-янчлха, Я.И.Швидко п других ученые, на работы в области технической диагностики З.В.Клсэза, Г.Я.Почговика, Й.И.ВайНЕТока, Р.Дзонса, 3.3. Судах,-; за, Н.А.Крылова, И.К.Ахвердова, З.А.Клев-пова, М.Г.Корезигк.^й» В.З.Яанге и других ученых, а также на работы з области механики разрупения гтеряалоз и теории кадегяо-стк Д.З.Зайиева, Г.Н.Черепанова, 3.В.Болотина, А.Р.Рнлннпкка, З.Н.Бондарекко, Я.И.Носилегского, В.П.Чиркоза, А.С.Лкчева, A.B. НосареБа я других учогаа.

Использовался таягз зерубегккЯ опыт, опыт спепиаллстов-зкеплуатапзешшеов з области влектрифямшт аелезкьзе дорог, а таете опыт веяезных дорог,

Пель гябапи Разработка иэтодоз повыгенля надежности опор контактной сета л создакзе конструкция, обладая?« высокой безотказностью при длительных срогсах с-тугбы. Решение этой проблемы предусиатравает:

- анализ яришт недостаточной надежности опор в процессе эксплуатации, выявление дополнительных эксплуатационных воздействий, приводяетх к ускоренное поврежден® опор;

- установление количественных и качественных закономерностей по-кЕленпя п накопления повреждений в материалах опор при зоздей-ствии окруяеецей среды и движущихся поездов;

- опенку влияния различных повреждений материалов опор на их

/ - 4- '

прочностные свойства и несущую способность конструкций;

- создание способа и приборов диагностики несущей способности железобетонных опор;

- разработку научно-обоснованных принципов назначения запаса несущей спосооности конструкций с учетом фактора надежности, а также выработку основные положений проектирования опор, при которых обеспечивается повыаенная их надежность;

- разработку новых конструктивных решений опор и их элементов, обеспечивающих высокую надежность конструкций в эксплуатации.

Работа выполнена в лаборатории опор контактной сети Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. Основные результаты работы получены при выполнении

с

разделов Государственных научно-технических, программ развития железнодорожного транспорта по электрификации и планов научно-исследовательских работ ШС.

В работе также обобщены результаты многочисленных обседо-ваний и испытаний опор контактной сети, проведенных с участием автора на железных дорогах.

Методы исследования. При выполнении работы использованы методы расчетов систем электроснабжения и контактной сети электрифицированных железных дорог, методы теории блуядахщих токов и электрокоррозки металлических подземных сооружений, методы теории теплообмена, строительной механики и механики разрушения, теории упругости и теории надежности. Использованы также методы экспериментальных исследований опьггньх образцов и испытаний натурных конструкций опор.

Научная новизна. Научную новизну работы составляют:

- установленные качественные и колкчественныз особенности влияния вездупкого потока, вибраций от двизущихся поездов на напряженное состояние опор и появление в них повреждений;

- закономерности изменения прочностных свойств арматурной стали и несущей способности опор при электрокоррозионных повреждениях от блуядагщих токов при движении электроподвижнсго состава;

- математические модели прочности бетона и несущей способности келеэобетоннкх опор при образовании в них тредан под воздействием знешней среды;

- новь-а способ опенки прочности повреэденного бетона и диагностики несущей способности опор с применение!! ультразвуковых колебания;

- обоснование основных принципов проектирования и методов по-вьпения надежности спор, обеспечивающих заданный уровень безопасности движения поездов;

- нормы армирования и параметры напряженного состояния бетона при проектировании опор контактной сети со сые-ЁНКьи армирование». . -

Праятичзская пенно сть" результатов исследования заключается:

- э разработка но зги кадегнкх конструкпяЯ опор к фундаментов, средств 2-гс зениту от злектрокоррозии и факторов вкеаней среды,

' обеспечивающих требуеккй уровень безопасности двигения поездов и оптииальнаэ сроки слугбы;

- в создании кетодоз опенки несшей способности Еелезобетокнкх опор контактной сети с повреждениями бетона и ариатуры, позволяющих осуществлять дксвлуагеюаз и замечу опор по состоянии;

- в разработке ноеого способа и приборов диагностики эксплуатируемых опор.

Основные положения, вкносимке на зедиту:

- количественные и качественные закономерности воздействия двигающихся поездов, окрукшдеЯ среды, блуцдаздос токов, агрессивных факторов на появление повреждений в материалах опор и влияние этих повреждений на прочностнш характеристики арматуры и

бетона и изменена? несущей способности и надежности эксплуатируемых опор контактной сети;

- основные приншявд проектирования и конструктивные решения опорI контактной сета требуемой надежности и долговечности;

- метод диагностики эксплуатируемых опор контактной сети.

Реализация работы:

- разработана доввя конструкция железобетонной опоры контактной сети, получившая серийное внедрение (проект 5613), способ изготовления отар эадкцен патентом РА;

- разработана новея конструкция фундамента с вентилируемой внутренней полостьд (проект 4945), конструкция фундамента защищена авторским свидетэль.ством;

- разработан способ к прибор для ультразвуковой диагностики железобетонных опор, способ опенки повременного бетона защищен патентом Рй; . ' .

- разработана новая конструкция железобетонного фундамента без анкерных болтов высокой электрокоррозионной стойкости для металлических опор контактной сети (проект 6532);

- разработан комплекс изолирующих элементов .для железобетонных опор, обеспечивающих высокую электроизоляцию конструкций на участках постоянного и переменного тока;

- разработан раздел ВСН-141-90 по проектированию железобетонных опор, включающий дополнение по расчету опор в аварийном режиме;

- разработан (в соавторстве) ПЗСГ-19330-91 "Стойки железобетонные центрифугированные для опор контактной сети железных дорог общего пользования". Технические условия;

- разработаны (в соавторстве) "Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети"

<К-146-36).

Рад положений работы нашел отражение в технических указа-

ниях Ю дорогам.

Апроба^я работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технической межвузовской конференции в МИИГе в 1989 году, на научно-технической конференции КТО Московской железной дороги э 1991 году, на ХХХЛ1 научно-технической конференции ХабЖНГа в 1991 году, на ряде сетевых школ по техническому обслуживании опор контактной сети в 1993 - 1995 г.г.

Достоверность результатов работы. Достоверность результатов подтверждена практической реализацией и экспериментальной проверкой материалов исследований.

Публккагкк. Осноеккэ результаты работы опубликованы э 29 научных трудех, включая монография, ГОСТы, инструкции, нормативные документы, авторские свидетельства и патенты Рй.

Объем и структура работы. Диссртаиия состоят кэ эведения, сести глав, основных,выводов, содержит 235 страниц каапнописно-го текста, 67 рисунков, 9 таблиц, библиографии, вклзчагцей 145 каюгеноваккй, я приложения.

СЯДЕР2АКЕ РАБОТЫ

Вз введении показана актуальность теи», сформулированы пе-лз исследования, обосновано научное и практическое значение ре-ваеиой проблемы.

3 перзой главе рассштрены основные прячкнн отказов опор контактной сети, ваявяззиеся в процессе их применения и эксплуатации, проведен анализ надежности предэарительно-напретенных опор я определены задач:! исследования. Показано, что при решения проблемы надежности опор контактной сети необходимо учитывать состав парка опор. Отмечается, что слогязшийся эксплуатируешь парк опор контактной сети состоит ка 95% из железобетонных опор, к только 5% составляет металлические опоры. 3 свою

- е -

очередь, железобетонные опоры на 90$ представляют собой конструкции из предварительно-напряженного железобетона, и только 10% имеется в эксплуатации опор из обычного железобетона. В силу сложившегося парка опор надежность контактной, сети, безопасность движения поездов определяются состоянием и надежностью, прежде всего, предварительно-напряженных железобетонных опор.

Опыт эксплуатации свидетельствует о систематическом снижении надежности отмеченных опор с течением времени. Существует несколько причин этого снижения надежности. К числу таких причин следует отнести, прежде всего, электрокоррозию арматуры в подземной части конструкций на участках постоянного тока. Показано, что изучением механизма и условий возникновения электрокоррозии арматуры, усилением изоляции верхнего пояса опор, применением защитных устройств, совершенствованием конструкции и повыаеняем ее стойкости к олектрокоррозии удалось ослабить проб' лему электракоррозии. Однако проблема электрокоррозии арматуры репена не полностью, и она является по-прежнему острой и актуальной. В плане её реаения ватными являются вопросы изменения прочностных характеристик арматуры и бетона и несущей способности конструкций при воздействии тока утечки при движении электроподвианого состава.

Одновременно с проблемой электрокоррозии арматуры возникла, и проблема продольных трещин в центрифугированных опорах. Особенно остро эта проблема встала при перемещении иентра электрификации в районы с суровыми климатический! условиями. Появление этих трещин связано с воздействием комплекса погодно-кли-матических воздействий, с неоднородностью нентрифугированного бетона и с наличием в опорах замкнутой воздушной полости. Применением конструктивных мер, устройством вентиляции внутренней полости опор удалось избежать появления продольных трещин во

вновь устанавливавши конструкциях. В то ко время, проблема продольных трещин остается актуальной в части влияния этих трещин на сохранность арматуры в бетона и влияния их на несущую способность опор, в которых эти трещины образовались.

3 последние годы возникла ещё одча проблема, созданная трудности с обеспечением надежности опор. Такой проблемой является старение бетона в процессе эксплуатации опор. Проанализированы случаи отказов опор по этой причине на раде дорог. Показано, что старение бетона представляет собой сложный процесс накопления в кем необратимых повреждений, сопровождающийся снивениеи прочности бетона и, соответственно, несущей способности опор. При этом отмечается неодинаковое влияние изменения прочности бетона ка несущую способность у различных типов опор (рис. I). Наибольшей чувствительностью к изменения прочности бетона обладают предварительно-напряженные опоры,.армированные высокопрочной проволокой. У этих опор в процесса сккзеккя прочности бетска юзаяся два хграггеркиг зтала. На первой отеле снижение прочности бетона я уигвьвеняэ несущей способности происходит достаточно медленно я ка неболздую геяичяну» Бричеа, фактическая прочность бетона я несущая способность опоры достаточны для восприятие действующих нагрузок. Этот отап является этапом нормальной эксплуатации опор, и его продолжительность определяет срок слугбы конструкций. На втором этапе, который начинается после скягеетя прочности бетона я несущей способности опор до некоторого критического урозня, начинается ускоренный продесс потери прочности бетона и уменьшения несущей способности опор. В ио-ыект, когда несущая способность становится равной или меньше требуемой для восприятия действующих нагрузок, опора разругается. 5тот этап является этапом аварийного состояния опор. Он дл.'.тся 2-3 года, причем, на опорах в этот период, как правило.

2 1.3 1

0,5

О

О б 10 13 26 23 30 32 35

Рис. I. Зазисимсти несущей способности предварительно-напряженных опор (I) и опор из обычного велезобетона (2) от времени оксплуа-тации при изменении прочности бетона

отсутствуют Ецдимко повреждения, а опоры разрушаются хрупко. Наличие этапа аварийного состояния является органическим недостатком предварительно-напряженных опор с проволочной арматурой, и их безопасная эксплуатация монет бьггь достигнута только при наличии надежных средств диагностики.

Меньшей чувствительностью к изменении прочности бетона обладают опоры, изготовленные из обычного железобетона. В силу наличия, стержневой арматуры несущая способность этих опор не может снижаться ниже некоторого минимального значения, зависящего ст количества арматуры в сечении. Для опор мощности] 4,5 тем этот юнимум составляет 0,6 (Мн - нормативный изгибающий момент в опоре), для опор мощностью б тем - 0,7 Ын, а для опор

мощностью 8,0 тем - 0,8 Ы4. Такой ииницуи обеспечивает более высокую надежность опор из обычного гелезобетона, особенно при их зегрузке нияе нормативного значения. Однако, опоры из ненапряженного железобетона обладают недостаточной трещиностойкость® и жесткостью.

Снижение прочности бетона в результате старения помимо сни-аения несущей способности конструкций приводит и к одновременному снизекка их надеглости. Используя в качестве параметра надежности вероятность безотказной работы, проанализирована надежность предварительно-напрязеннкх опор на разных этапах их эксплуата-

При этом в расчетах учитывалось, что одновременно со снижением прочности бетона возрастает изменчивость прочности. При-нииалось также, что закон распределения прочности бетона с течением времени не изменяется н является нормальным. Распределение нагрузки и несущей способности такке подчиняется нормальному закону.

Исходя из принятых предпосылок, рассчитана безотказность опор по мере снижения прочности бетона и показано, что по мере снижения прочности бетона, возрастании ее изменчивости безотказность опор резко снижается (рис.2). Наиболее сильно безотказность снккается у опор более высокой мощности, у которых резервы прочности бетона невелики, и з ыеньаеЯ степени у опор небольшой ^сходной мощности.

На основании анализа надежности опор з процессе их эксплуатации показана недостаточность опенки надежности опор при проектировании по критерия начальной безотказности. Надо ста? ОЧНО \ эффективным также является путь максимального повышения исходной прочности бетона, так как это может лишь отдалить период, когда начинается интенсивное снижение прочности бетона. В то же время позусеняе качества и стойкости бетона необходимо для

0,9

0.8

0.7

0,6

100 200 300 400

Рис. 2. Зависимости надежности предварительно-напряженных опор от прочности бетона, . опоры мощностью 4,5 тем (I), б,0тсм(2), 6,0 тси(З)

обеспечения сохранности арматуры и долговечности опор в агрессивной среде.

В настоящее время установлены многие причины и механизмы появления и накопления повреждений в бетоне и арматуре различных конструкций, в том числе и опор контактной сети. В то же время весьма вашым является вопрос влияния на эти пронесен факторов, вносимых характерны!.«! особенностям эксплуатации опор е условиях железных дорог (воздействие токов утечки, двилу-

р ) 1 I

2 /

/ 3

сс/сьГ

- 13 -

скхся поездов, окрукавдей среды).

Необходимым условней решения проблемы надежности является установление влияния повреждений на прочность материалов и несущую способность опор, наличие способов диагностики и выбор требуемых конструктивные решений. Исходя из этого сформулированы задачи работы:

- исследование влияния эксплуатационных факторов, поездов, агрессивной среды на появление и развитие повреждений в бетоне и арматуре опор;

- исследование изменений прочностью: сеойств арматуры при олект-рокоррезии и прочности бетона при появлении э нем трещин;

- исследование несущей способности опор при появлении в них продольных треста и налички поврежденной электрокорроэией арматуру;

- разработка способов диагностики, прочности бетона и несущей способности опор;

- разработка л обоснование принципов проектирования высоконадежных опор и разработка их новых конструктивных реаений;

- разработка методов защиты от электрокоррозии, в том числе за счет изолирующих элементов и новых конструктивных ретеккй.

Во второй главе рассмотрено реаекие комплекса задач по опенке злиядая поездоз вз.каяряхекное состоккзео опор, определен иадасяи этого влияния, а таксе проанализированы некоторые запросы взаимодействия спор с скругагцей средой.

С напряженным состоянием бетона связаны процессы его повременил и, прежде всего, процесс шкро- к иакротреакнообразо-ргшия, В работе проанализированы различные виды напряжений з бетоне опор, причины кх возникновения, степень влияния кавдого да этих напряжений на процесс появления и развития микро- и макротре^ин. Показано, что на напряженное состояние бетсна на-

ряду с комплексом погодно-климатических, влажностных и силовых воздействий определенное влияние оказывав? и движущиеся поезда.

В плане влияния поездов на напряженное состояш-е бетона опор рассмотрен прежде всего фактор изменения температурного режима опор и терыокапряженного состояния бетона при движении поездов. Показано, что в основе такого изменения ленда зависимость процессов теплообмена опор со средой от скорости движения поездов. Установлено, что под воздействием возникавшего при движении поездов воздушного потока резко возрастает коэффициент теплоотдачи бетона опор, причем, ото возрастание происходит в основном на части поверхности со стороны движущегося поезда, в то время как на остальной части происходит свободный теплообмен. Непосредственными измерениями и расчетами показано, что этот коэффициент в зависимости от скорости двиаензд увеличивается примерно в 10 - 20 раз. Такое увеличение указанного коэффициента существенно интенсифицирует процесс теплообмена со средой л приводит к возрастата тешературньк перепадов по толщине стенки конструкций и, соответственно, к увеличению температурных напря-кений в бетоне. В диссертации показано, что с увеличением скорости движения поездов градиент температуры по толщине стенки опоры возрастает примерно в четыре раза и составляет величину порядка 8°С, а возникающие при этом растягивающие температурные напряжения для бетонов класса В40 - В45 оказывается равными примерно (2 - 2,5) гсгс/см^. Будучи значительно меньше прочности бетона на рзстязение, которая равна для отмеченных классов бетона около 20 кгс/си^, эти напряжения не иогут самостоятельно вызывать образование трещин. Но необходимо учитывать, что, являясь циклическими и сочетаясь с растягивахяциш напряжениями от других воздействий, эти напряжения приводят к ускоренному ы/крот-рещиносбразованию в бетоне, в первую очередь, на стороне

опоры, испытывасщей воздействие воэдусного потока от движущегося поезда. О справедливости данного вывода свидетельствуют измерения скорости ультразвука а бетоне. Со стороны движения поездов скорость ультразвука в бетоне опор всегда меньще скорости ультразвука с противоположной стороны.

Рассмотрен механизм снижения прочности бетона при образовании микротрещин под воздействием замерзающей в них влаги, и определены основные факторы, влияющие на этот процесс. Показано резшцее значение з нэм прочности цементной матрицу. Более прочная цементная матрица сдергивает развитие иинротрещин, и бетоны с такой Матрицей имеет повь~енную стойкость.

Вторым фактором, с вяз аккуу с воздействием движущихся поездов, являются механические колебания опор. В работе рассмотрено влияние на напряженное состояние и микротрещинообразовакие в бетоне двух зидоз колебаний: сэободнгж колебаний после их импульсного эозбугзекяя токоприемником электропоезда и вкчузден-гшх колебаний при югогокрагном воздействии следующих друг за токоприемников электропоездов. Нроке этого, рассмотрено влияние такте высокочастотных вибраций на прочность бетона.

Для оценки гдаяния свободных колебаний на напряженное состояние опоры последняя моделировалась Тя - образной рамой, у которой стойка представлялась э виде зестко заделанного в основание динейко-упругого стергня с сосгокквэЯ до длкнэ кзгиб-ной зестгостьэ, а консоль принималась э виде линейно-упругого стергня с изгибиой гесткостьз, равной бесконечности. Масса от веса консоли, тяги, а такав от веса контактной подвески сосредотачивалась в узле подвески несущего троса, а масса стойки помещалась в зернине и в уровне заделки стойки (рис.3).

При отмеченном положении масс система обладает двумя степенями свободы, а дифференциальные уравнения палых свободных

колебаний имеют вид:

где - коэффициенты, определяемые по правилу Верещагина

перемножением эпюр изгибающих моментов от единичных сил;

М - сумма масс консоли, подвески и верхней части стойки;

ГП,- масса стойки в вершине;

горизонтальное перемещение системы; вертикальное перемещение систем.

А Х»

^ ЗЬ

^ ТТЛ • ^ гг.1

1 Е,1<

/// / / •

Рис. 3. Расчетная схема опоры при свободных колебаниях

На основании реления уравнения (I) получены выражения для частот свободных колебаний: а) по основному точу:

(Я.)

(3)

'2

б) по второму току:

где изгибная гсэсткость стойки;

m2 ^ К= m 1 ■ П= -J- 7

ГГ^-тГП^ Ъ где

filj- uacca контактной подвески и консоли;

i} - вылет консоли;

£ - высота стойки.

Анализ полученных вуразений показкзЕЗт слабую зависимость частоты колебаний по основному току от вылета консоли и вариаций подвезенной ьиссы. Показано, что при увеличении вылета консоли э два раза основная частота уиеньпается acero лкзь на (2,5 t- &)%, а увеличение подвезенной кассы в пять раз влечет понижение основной частоты колебаний только на С15 f 20)%. Установлено , что частота колебаний опор по этому току при имевшихся вылетах консоли находится в пределах (I f 1,6) Гл." Вторая час-, тота в большей степени зависит от вылета консоли и кассы подве-Ес-кккх грузов и га меняется в пределах (5 * 17) Гц.

Расчет частот, данные измерений амплитуд колебаний опор после прохода токоприеиника электровоза позволили определить предальнуз дополнительную нагрузку на опоры а зоне пяты консоли. Пра предельном Еклете консоли и наиболее тяг-злых консолях

- 1В -

и контактных подвесках дополнительный динамический изгибающий момент в зоне пяты консоли составляет (7 Ю)% от нормативного изгибавшего момента в этом сечении стойки. Такой дополнительный изгибающий момент не оказывает существенного влияния на несущую способность спор. В то ке время наличие дополнительного изгибающего момента приводит к повыввкип уровня снимающих напряжений в'бетоне и интенсифицирует процесс микротрещинообразования в нем.

В реа-име вынужденньх колебаний опора рассматривалась в виде "Г" - образной рамы, на горизонтальный стержень которой подвешены две упругосоединенные кеаду собой массы: одна часть, состоящая из массы консоли, изоляторов и несущего троса, аестко соединялась со стержнем в узле подвески несущего троса, а вторая часть упруго соединялась с первой и численно равнялась массе пролета контактного провода. Изменение выцуадахщей силы принималось по гармоническому закону, причем, эта сила прикладывалась ко второй массе. Для упрощения анализа принималось, что система совершает только колебания в вертикальной плоскости (рис.4).

- 19 -

Рассматриваемая система имеет две степени свободы, а дифференциальные уравнения вынужденных колебаний такой системы представлягтся в Еиде:

( P0sin шЪ-ш/х«)^! + (~mzx2) <Г,2 = *, (

22" i

где D - амплитуда выцутвдавдей силы; •о

Ц) - частота вынуздающей силы;

масса пролета контактного провода;

ГП2- масса консоли, изоляторов и пролета несущего троса;

перемещение массы ;

перемещение массы (Т)^ ;

£ - коэффициенты, определяемые методом перемножения эпвр 8

от единичных сил о учетом жесткости пружины, соеди-нкгоей массу П), И . В результате совместного резения уравнения (4) получены вь-раленяя для амплитуд колебаний масс П1, и ГП^ • Для массы П1. око записывается э виде:

Для вассы Щ представляется в веде:

(1 - m( «^„¡(i„ т2 u>2S2Z) - го, т2 ш1* S,i

(б)

При подученных акплитудех усилив, передаваемое на консоль

и опору, оказывается равным:

^С((Х01-Х02), (7)

где Р - жесткость связей контактного провода с несущим тросон, I

- 20 -

Полученные выражения указывают на зависимость возникающих в опоре дополнительных сил от частоты вынужденной силы. Наибольшие усилия возникают в режиме резонанса при совпадении собственной частоты колебаний системы и частоты вынужденной силы.

Условие резонанса записывается в вцде:

(I- =о. (8)

На основании решения биквадратного уравнения (8) выражения для частот выкувденной силы, при которых наблюдается резонанс в системе, имеют вад:

т,/ т,т:

(9)

1,1 г\ тг т,/ т,т2у

Ес±

где Со=-— - жесткость опоры совместно с консолью.

2 енг

На основании полученных выражений проведен анализ влияния на первую резонансную частоту вылета консоли, веса подвешенных изоляторов и несущего троса, жесткости опоры и жесткости связей контактного провода и троса. Показано, что при небольшой жесткости связей несущего троса и контактного провода ( С^ ) частота: колебаний системы в резонансном состоянии практически не зависит от массы, находящейся на конне консоли. В то же время установлено, что по мере роста жесткости отмеченной связи начинает все ощутимее сказываться влияние находящейся на консоли массы и жесткости опоры. При С^ « система начинает колебаться как единая система, нагруженная массой ГТ^+Я^. Одно-

временно при возрастании аесткости соединения контактного провода с несущим тросом неуклонно повышается частота, при которой система входит в резонанс.

На основании решения задачи строительной механики и теории упругости оценена жесткость связей контактного провода и несущего троса. Для одиночной подвески эта жесткость составила примерно 20 кг/см, для двойной подвески - около 40 кг/см. При данных значениях жесткости резонансная частота системы находится в диапозоне (1,6 1,9)Гп. Определено, что такие частоты могут реализоваться при движении иоторвагонных поездов со скоростью (2Ь0 * 275)кы/час, т.е. в режиме скоростного движения.

При обычных скоростях движения (80 - Ю0)км/час частота вынужденных сил, возникавших при движении поездов, находится в пределах (0,9 1)Ги. При таких частотах дополнительные силы на опоры равны (43 - 50)кгс, а соотэетствувщие динамические из-гкбапщие моменты а соне пяты составляет (8 - 10 величины установленных нормативных значений изгибающих моментов э этом сечении, Полученные дополнительные изгибаэщие моменты от вынужденных сил близки к таким же моментам, возникающим при свободных колебаниях опор, и поэтому они такте способны интенсифицировать процесс шлфотрещянообразовакня в бетона опор.

Кроме свободных и вынужденных колебаний опор, совершающихся ка невысока частотах, з работе рассмсрзно влияние высокочастотных колебания, вызванных вибрациями земляного полотна при проходе поездов. Показано, что тайге колебания изменяют преимущественно внутреннее наярязенное состояние бетона. Отмечается, что такое гамекеше обусловлено инетрииокноР. неоднородностью бетона как материала, зкзванной присутствием в нем крупного заполнителя, отличающегося от цементного камня плотностью и жесткостью. Для опенки возникающих в бетоне усилий и напряжений при

) -22 -

высокочастотных поперечных колебаниях рассматривалась модель

бетона в виде кубика из растворной части, внутрь которого помещен крупный заполнитель э виде сферы, подверженной гармоническим колебаниям.

В результате решения дифференциального уравнения двйгёекия сферы з растворной среде получено выражение для инерционной силы, с которой крупный заполнитель давит на растворную часть; Оно имеет вид:

где 1710- масса растворной части в объеме, равном объему сферы; Р

д=--отношение плотности заполнителя к плотности раствор-

• • ной частя; П\ - масса заполнителя в объеме сферы; А - амплитуда колебаний;

- частота колебаний элемента; С - гесткость растворной части; у - собственная частота колебаний заполнителя; х- время.

Полученное выражение показывает зависимость инерционных сил от собственной частоты колебаний заполнителя. .

В результате анализа крупности и массы заполнителя, расчета частот установлено, что собственная частота колебаний заполнителя при крупности (20 - 30)ик находится в пределах (со - 48)кГц, что значительно вше наблюдаемых в эксплуатации частот колебаний опор, и вследствие этого ожидать резонансных явлений в бетоне не следует. Частоты, которые возникают при движении поездов и передается на опоры через земляное полотно, как доказано д.т.н. Кокаиным Г.Г., находятся в диапазоне (50 - 100)Гп. При таких час-

тотах колебаний крупного заполнителя в контактной зоне в соответствии с выражением (Ю) следует ожидать появления дополнительных растягизащих напряжений величиной порядка (0,1 - 0,3)кгс/см^. Показано, что напряжения такой величины не могут являться самостоятельной причиной микротреаинообразовакия в бетоне, но в то ге время отмечается, что они могут создавать по объему материала зона ослабления, в которых затем образуются микротрещины от действия других факторов, и способствовать более интенсивному росту микротрещин, возникающих от других воздействий.

При исследовании воздействия округеюдей воздушной среды на опоры показано, что движущиеся поезда в значительной мере изменяют степень агрессивности окрукающей среды. Если при отсутствии поездов воздушная среда является, как правило, неагрессивной , то при движении поездов эта среда мояет быть идентифипи-ровака как среднеагрессквкая. Отмечается, что повышение степени агрессивности среды обусловлено тем, что поезда при двигении поднимают з воздух мнсгсэстзэ агрессивных веществ, попадаощих затем ка опоры. Наличие этих веществ юдоль гелез водородного полотна обусловлено потерями сыпучих грузоз при перевозках, а таете агрессивными составляющими грунта (солончаки и т.д.) и воздуха (морская среда). Исходя из такой опенки агрессивности среды, рекомендовано назначать плотность бетона опор, вид материалов и защитного покрытия.

Рассмотрена кинетика нейтрализации защитных свойств бетона по отнесению к арматуре вследствие его карбонизации. Показано, что при соблюдении требований к назначению толщины защитного слоя процесс карбонизации бетона идет медленно, л при этом расчетные сроки службы опор находятся в пределах 70 - 60 лет. Ка основании измерений установлено, что у иентри$угированных опор при нормативной толщине защитного слоя в 23м.м глубина карбениза-

пии через 20 лет составила величину (0,5 - 1)ым. В промшленной атмосфере эта величина была в 2-3 раза больше. Показано, что при уменьшении толщины защитного слоя время достижения фронтом карбонизации арматуры резко уменьшается, и соответственно сокращаются сроки службы опор.

При исследовании влияния хлоридов на состояние арматуры в бетоне опор показано, что с течением времени концентрация хлоридов в бетоне возрастает. Такое повышение содержания хлоридов в бетоне .з основном наблюдается в районах солончаков, а также в прибрежных морских районах. Исследована кинетика этого процесса, и показано, что наиболее интенсивно процесс насыщения бетона хлоридами происходит в тех случаях, когда опоры установлены во влажных грунтах с высоким содержанием хлоридов. В этих местах содержание хлоридов в подземной части конструкций может превшать допустимую норку в-несколько раз. Анализами проб бетона показано, что содержание хлоридов в бетоне опор, установленных, например, в "сорных" местах, в подземной части достигало 6% по весу цемента, в то время как в надземной части оно составляло (0,5 - I,6)%. Развитие коррозии арматуры при этом-определяется возможностью доставки кислорода. В надземной части опор содержание хлоридов всегда меньае, чем в их подземной части. Однако вероятность коррозии арматуры здесь вше вследствие более легких условий доставки к арматуре кислорода. На основании исследования сделан вывод о необходимости мониторинга содержания ионов хлора в бетоне опор в указанных районах, и даны рекомендации по обеспечении сохранности арматуры при наличии хлор-ссдержащих солей.

В третьей главе рассмотрены модели прочности арматуры и бетона железобетонных опор с повреждениями. При оценке прочности поврежденной арматуры учитывались, прежде всего, электрокоррози-

онные повреждения, возникавшие при отекании с нее тока на участках постоянного тока. Отмечается, что электрокоррозия наиболее опасна для высокопрочной проволоки. Для этой арматуры характерным является отсутствие пропорциональной связи меящу уменьшением сечении и усилием, выдерживаемым проволокой до разрушения, резким снижением деформативности и появлением при разрушении вместо "аейки" скола по наклонной площадке. Исследование причин такого поведения корродированной проволоки приводит к выводу о решающем значении для нее различных повреждений в виде язв, каверн, раковкн, образующихся на поверхности арматуры в процессе коррозионного воздействия тока утечки. Показано, что э силу большого числа единичных повреждений на поверхности проволоки, их случайного расположения для опенки прочности арматуры наиболее близко подходит модель, рассматривающая услогно проволоку в виде длинного ишшдра, имеющего бесконечный ряд периодически расположенных кольцевых трещин (рис.5), Дяя такой модели с по-

О

Г Р 5н

к[ к { [ ^ 3 ~н

"7 гш 3 А

—1 г— пД

Рис. 5. Модель повредденной элентрокорроэией арматуры

мощью методов механики разрушения получена формула, связывающая прочность при разрыве проволоки с количеством вынесенного в процессе коррозии металла. Она имеет вид:

где вязкость разрушения стали проволоки;

- безразмерный коэффициент интенсивности напряжений; 0. и 8 -• коэффициенты;

ДС^ ~ удельный вынос металла с поверхности арматуры* На основе литературных источников» анализа экспериментальных данных по вязкости разрушения различных сталей определено численное 'значение вязкости разрушения для высокопрочной проволоки. Отмечается, что значение коэффициента Р, зависит от диаметра проволоки, глубины трещин и.юс вага. На основе обработки данных решений краевых задач теории упругости получены численные значения этого коэффициента и установлено, что расстояние между кольпевыет трещинам:! имеет значение только при небольшой глубине этих трещин, т.е. в начальной стадии коррозии арматуры. По мере увеличения выноса металла, роста глубины трещин влияние шага трещин на коэффициент I) уменьшается, и при глубине трещины, составляющей четверть диаметра проволоки, он практически не зависит от шага этих трещин.

Коэффициенты & и £ в выражении (12) могут быть наедены из кризьх "прочность на разрыв проволоки - вынос металла", получаемых при испытаниях корродированной проволоки. Исходя из имеющихся экспериментальных данных, эти коэффициенты для высокопрочной проволоки диаметром 4-5мм могут быть приняты равными: 0. =(0,025-0,029) см, £ =(14-15) см/г.

При принятых значениях вязкости разрушения проволоки, ве-

личинах коэффициентов 0. и $ проведен анализ изменения прочности проволоки при различных уделънух потерях металла и различных значениях коэффициента Р, . Показано, что полученная зависимость достаточно точно количественно и качественно отражает просесс изменения прочности арматуры при ее электрокорроэии. Наиболее близкое совпадение экспериментальных и теоретических значений прочности проволоки наблюдается при ^ «(0,9-1,181) и при удельных потерях металла, не превдаавщих 10% от удельного веса проволоки. При большое потерях металла процесс снижения прочности аркатуры пока не поддается теоретической оценке.

При электрокоррозии арматуры одновременно происходит и электрокоррозия бетона. Установлено, что при электрокоррозии бетона снижение его прочности относительно невелико, и его можно не учитывать. Более вагньм является процесс трещинооброзо-вания в бетоне, возникающий в результате элехтрокоррозии арматуры а появление механического давления продуктов коррозии на бетон вокруг пучков ариатуры. Показано, что существующие модели оценки напряженного состояния бетона и развития трещин в нем при коррозии арматура а годе нругогой полости в упругом полупространстве, находящейся под внутренним давлением, не учитывает ряд особенностей процесса коррозии ариатуры я развития трещин в центрифугированной бетоне. 3 частности, не учитывается неоднородность распределения прочности центрифугированного бетона по различный сечекйяа стеккн, а такте характер расположения ариатуры э сечении. Э к сп ерям ент гльтг-м исследованиями установлено, что прочность центрифугированного бетона опор на растягенио по площадкам, параллельным боковой поверхности, ни-=е прочно ста на растяжение по площадкам, перпендикулярным отмеченной поверхности. В среднем эта разность для неповрежденного бетона достигает 30%. По мере старения бетона и накопле-

- 2а -

ния в нем микротрещин это различие в прочности уменьшается.

Более низкая прочность центрифугированного бетона на растяжение по площадкам, параллельным боковой поверхности, а также

новной причиной того, что под влиянием давления продуктов коррозии трещины развиваются, в первую очередь, по направлению, параллельному боковой поверхности опор.

Для опенки параметров трещинообразования в опорах использовалась модель, в которой стенка опоры представлялась в виде пластины с параллельными боковыми поверхностями, а в центре помещался жесткий диск с параллельными вытяцутыми краями и двумя трещинами, примыкающими к цилиндрическим торцевым поверхностям диска. Для такой модели методами механики хрупкого разрушения ' подучено выражение:

где С - длина трещины с одной стороны пучка; р - давление продуктов коррозии;

- диаметр пучка арматуры; ^- вязкость разрушения бетона при растяжении. Экспериментальные данные показывают, что вязкость разрушения бетона может быть принята равной «= 1кгс/смз/2, а давление продуктов коррозии соста-ишет по разным источникам величину Р » 20кгс/см^. При этих условиях длина образующихся трещин зависит в основном от диаметра пучка арматуры или от количества проволок э этом пучке. Расчетами по полученной формуле показано, что уже при попарном расположении проволок при электрокор-рсзни арк-атури в подземной части опоры образуется сплосная кольцевая трещина, соединяющая все пучки аркатуры. В результате этого опора в подземной части разделяется на два сооснкх пк-

расположение проволочной арматуры плоскими пучками являются ос-

(13)

линдра, а после этого появляются и продольные трещины( перпендикулярные кольцевой трещине. При этом число продольных трещин всегда меньое числа цучков арматуры в опоре. 3 этом состоянии опора может разрушиться либо от чрезмерного снижения прочности арматуры, либо от потери наружными бетонными пластинками продольной устойчивости.

При оценке влияния различных повреждений на прочность бетона рассматривалось влияние на его прочность, прежде всего, продольных трещин. На основании анализа существующих теорий разрушения горных пород я бетонов, предлагаемых моделей прочности этих материалов с трещинами показана невозможность использования известных решения для оценки прочности поврежденного продольными трещинами бетона опор контактной сети.

Основной причиной такого положения является то, что в отмеченных решениях- устанавливается, связь мевду параметрами тре-щинообраэования, прочностью и нагрузкой в процессе так называемого активного нагругекия. При такой нагругекии появление и развитие трещин является результатом, воздействия возрастающей нагрузки, а образование рассекеощйх матерная трещин, их слияние и возникновение столбчатой структуры являвтся последней стадией исчерпания прочности.

В опорах контактной сети образование продольных трещин связано с воздействием комплекса несиловкх факторов, и не означает исчерпание несущей способности конструкг;!й. Поэтому для построения модели прочности бетона, поврежденного продольными трещинам;!, принимались следующие положения:

- появление продельной трещины не изменяет площади сечения скатого бетона, т.е. площадь поперечного сеченая трещины принимается равной нули;

- основный последствием появления трещин является образование

- 30 -

множества концентраторов напряжений по краям трещины; - разрувение бетона между трещинами иди в области одной треста* происходит в результате сдвига по наклонным площадкам, перпендикулярным боковой поверхности опоры.

Последнее полоаение является аналогичным принятому условию разрушения в теории прочности Мора. В соответствии с этой теорией в качестве критерия разрушения материала принимается огибающая предельных кругов. Для бетона эта огибающая может быть принята в вида прямой, аналитическое выражение которой имеет известный ввд:

где Т - касательное и нормальное напряжение на площадке - сдвига; угол внутреннее трения бетона;

(¡2 - сила сцепления бетона. При одноосном сжатии в функции главного напряжения критерий прочности бетона может быть записан в воде:

- гсшзе» аы

где б*| - сжимающее главное напряжение.

Приведенное выражение показывает, что в предельном состоянии прочность бетона определяется двумя параметрами: углом внутреннего трения и сцеплением С^. Первый из них зависит от соотношения прочностей бетона на сжатие и растяжение, второй - численно равен прочности бетона на срез при отсутствии нормальных напряжений.

В расчетах прочности неповрежденного бетона оба параметра явдязстся константами. Для поврежденного же бетона после образования трещин указанные параметры изменяются и не могут счи-

таться константам. Изменение отмеченных параметров связано, с одной стороны, с исчезновением совместности работы различных блоков бетона после разделения их трещинами, а, с другой стороны, в сильном влиянии на эти параметры качества краевых поверхностей трещин и, прежде всего,концентраторов напряжений на этих поверхностях. После образования продольных трещин для нахождения прочности бетона выражение (15) преобразовано к виду:

к 8 у СО» 8«. (и)

где и - средние значения спеплекия п угла внутреннего трения бетона медду трещинами.

Выполнен анализ пределов изменений угла внутреннего трения ^вн и спеплекия Свн при появлении трещин и их влияния на прочность бетона. Показано, что угол внутреннего трекия §вн зевискт от множества факторов. 3 то zэ врекя установлено, что он мало влияет на прочность бетона и без бользой погрешности нонет быть принят в расчетах постоянный и разным его исходноцу значении для неповрежденного бетона. Для последнего он разен в среднем 35°.

Наиболее чувствительным к поязленгз трещин оказывается сцепление бетона Свн. Воическя это связано с тем, что при сдвиге на этот параметр существенное влияние начинают оказывать концентраторы напряжений, расположенные по конпам плоскости сдвига и образовавшиеся после появления продольных трещин. Для опенки влияния этих концентраторов на величину сцепления V С зн бетонный элемент представлялся пластиной, в которой имеется одна или дез кмионнкз боковые трещины, совпадающие с плоскостью сдвига и моделирующие собой концентраторы напряжений (рис.б). Случайное расположение ¡крупного заполнителя в

бетоне позволяет с большой достоверностью полагать, что всегда найдется одна или две.боковых микротрещину, совпадающие с плоскостью сдвига.

)

Рис.6. Модель поврежденного трещинами бетона Для принятой модели в момент разрушения прочность бетона на сдвиг, численно равная сцеплению, в соответствии с механикой хрупкого разрушения может быть найдена из выражения:

£ ___. (17)

__

Рй(х)№с"'

Где - вязкость разрушения бетона при сдвиге;

р_ относительный коэффициент интенсивности напряжения при сдвиге;

_ СШ8

~ ь *

С - глубина трещины;

- 33 -

3 - сирина блока бетона меяду трещинами или сирина зоны влияния одной продольной трещины в бетоне;

9 - угол наклона плоскости сдвига.

Ка основании выражения (17) для сцепления -Свн или прочности бетона на сдвиг получено окончательное выражение для прочности поврежденного бетона:

п ¿«Лс . (18)

3 работе определены значения КПс для „визированного бетона опор, приведены выражения для нахождения коэффициентов при образовании одной или двух продольных трещин. Определены минимальные значения глубины трещин о » при которых справедливо выражение (18). Показано, что ото выражение при односторонней трещине справедливо при с при двусто- . рокних трещинах им иогно пользоваться пра с^у 0,7им.

С понощью в£ф£2енкя (18) выполнен анализ влияния на прочность бетона расстояния «езду трещинами, глубины боковых наклонных трещин. Показано, что с увеличением та ела продольных трещин; уыеньпается расстояние между ними, и прочность бетона интенсивно скизается. Справедливость данного вывода4 подтверждается испытания® опор, на которых образовались в процессе эксплуатации трещины.'

Исходя из пркнятюс подходов оценки прочности бетона с продольными трещинами, в работе рассмотрена также возможность построения статистической «одели прочности бетона при насыщении его продольными кикротрещинамя. Бетон при этом рассматривался в виде множества параллельных элементов, каздыЗ аз которюс состоит кз большого числа последовательно соединенных звеньев. Разруление элемента при нагруяекип происходило по наиболее

слабому звену. Прочность каддого эвена принималась случайной величиной» а распределение прочности звеньев в каждом элементе подчиняется закону Вейбула. Для каядого элемента было получено модальное значение прочности и дисперсия прочности звеньев. Прочность каждого элемента также рассматривалась как случайная величина, а последовательность разрушения элементов и условия разрушения полностью совпадают с поведением модели классического пучка. В соответствий с этой моделью принималось, что распределение прочности элементов описывается нормальным законом. При таком распределении получены выражения для средней прочности и дисперсии прочности элементов.

Про веден анализ характеристик распределения на изменчивость прочности бетона, а таете характеристик трещинообразова-ния на изменение прочности. Показано, что подученная статистическая модель имеет теоретическое значение. Практическое ее использование невозможно вследствие непреодолимых трудностей с получением исходных статистических данных. Поэтому практически для опенки прочности насвденного микротрещинами бетона требуется разработка методов диагностики.

В четвертой главе на основании моделей прочности поврежденных бетона и арматуры рассмотрено решение комплекса инженерных задач по оценке несущей способности опор кольпевого сечения.

Среди этих задач в первую очередь рассмотрена задача опенки несущей способности опор, имеющих одну продольную трещину, . расположенную в центре сжатой зоны сечения конструкций. При решении этой задачи сжатая зона бетона представлялась состоящей из двух зон: зоны, ослабленного бетона в области трещины и зоны бетона нормальной прочности. Каа&ая из зон характеризовалась своей относительной площадью сечения. При оценке прочности

бетона в области трещины использовалась модель бетона в виде пластины с одной наклонной тонкой трещиной. Для отмеченного случая расположения одной продольной трещины из условия равновесия сечений при прямоугольных эпграх распределения напряжений в сжатой зоне бетона и арматуре получены выражения для несущей способности опор. Они имеют вид:

(19)

ОС

где ^ - прочность неповрежденного бетона; Д - площадь сечения опоры;

- средний радиус сечения;

01* - прочность арматуры сжатой зоны в момент разрушения; й^ - прочность арматуры на растяжение; ^ - радиус расположения напряженной арматуры;

- прочность бетона в области трещины;

' ^ - площадь сечения напряженной; арматуры;

- относительная площадь сжатой зоны бетона в области трещины;

- относительная площадь сжатой зоны бетона с нормальной прочностью.

Относительная площадь сжатой зоны бетона с нормальной прочностью определяется выражением:

V -' <20)

- 36 -

С поыоцью подученных зависимостей проакадкзгфовано влияние размера зоны ослабления и уровня снижения прочности бетона на несущую способность опор. Показано, что вариации размеров зоны ослабления и прочности бетона в этой зоне слабо влияют на несущую способность конструкций. Установлено предельное значение снижения несущей способности опор при расположении одной трещины в сжатой зоне. Для опор кольцевого сечения такое снижение не превышает (1,8 - 2)% от исходной несущей способности.

При репении задачи о влиянии множества продольных трещин в сжатой зоне опор учитывались особенности такого трещикообра-зозания. Обследования® установлено, что при множественном образовании трещин в бетоне эти трещины имеют небольшое раскрытие, распространяются на небольшую глубину, не превышающую половины толщины стенки, и расположены по всему периметру. Исходя из этого, сечение опора б расчетах принималось в виде двух со-осно расположенных колеи: снаружи распологалось кольцо с трещинами и пониженной прочностью бетона, а внутри помещалось кольцо с первоначальной прочностью бетона. Для такого сечения ву-рехе-ния опенки для несущей способности, полученные из условий равновесия при прямоугольных эпюрах в сжатой зоне бетона а армату- . ре, имеют вид:

(21)

5=-

где А„ - площадь наружного кольпа с пониженной прочностью бетона;

А0 -площадь.внутреннего кольпа с.воригдьнэй прочностью, бетона;

т

gg - прочность растресканного бетона наруляого кольпа;

S?g- начальная прочность бетона при отсутствии в нем трещин;

C*w - средний радиус наружного кольпа; - средний радиус внутреннего кольпа;

^ - радиус расположения арматуры.

С помощью полученных зависимостей проведен анализ влияния на несущую способность опор расстояния мелиу трещинами, уровня снижения прочности бетона. Показано, что с уменьшением шага трещин, стажением прочности бетона несущая способность опор уменьшается. Однако, это уменьшение идет значительно медленнее, чем снижается прочность бетона. Установлено, что при снижении прочности бетона на 60% несущая способность опор уменьшается только на 2Ср. Отмечается, что исходя из реальных характеристик трещи-нообраэования в опорах, такой уровень снижения несущей способности является предельным, при котором опора еще способна воспринимать нагрузки. Данный вывод подтверждается результатами испытаний опор с сеткой продольных трещин.

Задача определения несущей способности опор при повреждении арматуры электрокоррозией решалась для начального этапа процесса электрокоррозии, когда уменьшение площади сечения проволок не превышает 1055 исходного ее значения. Для получения необходимых вьфажений в этом случае принималось, что бетон в-сжатой зоне работает в упругой стадии, а снимающие напряжения распределяются по треугольной эгаэре, Напряжения в сжатой и растянутой арматуре изменяются пропорционально расстоянию от нейтральной оси. Из условия равновесия при 16 пучках арматуры s сечении получено выражение для несущей спосоькостя опор в виде:

где - площадь сечения одного пучка;

£ - остаточная прочность корродированной проволоки; - напряжения предварительного натяжения арматуры;

^^¿^Н^^Чц" Расстокния от верхнего сжатого волокна бетона до первого, второго, третьего и четвертого рядов пучков.аркатуры. Анализом полученного выражения показана сильная зависи- -мость несущей способности опор от уровня снижения прочности поврежденной влектрокоррозией арматуры. Отмечается, что для проволоки диаметром 4мм уже при выносе металла не превышающем 1,4Й к сеткенги^ прочности арматуры в пределах 10? уменьпение несущей способности составляет в зависимости от мощности конструкций от 16$ до ЗОЙ. Причем, наибольиее снижение несущей способности наблюдается у опор более низкой мощности. Еще более сильное влияние оказывает обрыв проволок. Показано, что только при обрыве двух крайних пучгов проволок несущая способность опор уменьшается почти на <45 —50)?ь.

Результаты моделирования прочности поврежденного бетона, прочности арматуры при электрокоррозии, а также расчеты несущей способности опор подтверждены экспериментальными исследованиями на образцах и натурнкх конструкциях.

- 29 -

При проведении испытаний подвергнутой коррозии арматурной проволоки обращалось внимание на методику подготовки опытных образцов. Показана недопустимость использования для испытаний образцов методики, когда образны искусственно подвергались электрокоррозии з воде. При такой методике подготовки образцов не учитываются два фактора, характерных для электрокоррозии арматуры в опорах: наличие предварительного напряжения в высокопрочной проволоке, а также неоднородность бетона как среды, в которой происходит коррозия арматуры. Поэтому для подготовки опытных образцов проволоки использовались протяженные фрагменты опор клл натурнъ=е опоры, которые подвергались ускоренной электрокор-рознд. Использование такой методики подготовки образцов позволило наиболее точно учесть кал напряаенное состояние арматуры, так и характер среды, в которой происходит электрокоррозия. Подготовленные по данной методике образцы проволоки имели характерную неоднородность поверхности, а их разрушение при испытаниях происходило путем скола. Всего было испытано более 1200 образцов из высокопрочной проволоки диаметром 4 му, взятых из опор мощностью 6,0 и 8,0 тем после пропуска 600 Ач тока. Ре-, зультаты испытаний показывая*, что по мере электрокоррозии уменьшается средняя величина прочности арматуры при одновременной возрастании среднеквядратического отклонения прочности. Отмечается, что после пропуска указанного количества электричества средняя прочность арматуры уменьшалась на 13?, а средне-квадратическое отклонение возросло в 5 раз. Средние потери металла составили при этом 0,07 г/см. Сравнение полученных значений прочности с теоретическим их значением показало, что разность между ними не превосходит 9% при коэффициенте Р*( =0,9.

. Испытания опор с электро корродированной арматурой проводились как на железных дорогах, так я на полигоне ВНК2Г.?е-

зультаты испытаний подтвердили факт изменения характера разрушения опор. Все испьтанные опоры разрушались от разрыва растянутой арматуры, т.е. их разрушение происходило как недоармиро-ванных элементов. В частности, при испытаниях опор на полигоне ВККИаГ при среднем выносе метелла 0,014 г/см прочность арматуры уменьшилась на (10 - 12)$, несущая способность опор мощностью 8,0 тем уменьшилась на 12,а опор мощностью 6,0 тем - на 40,45в. Разность между фактическими значениями несущей способности и кх теоретическими значениями не превышает

Экспериментальное исследование прочности поврежденного бетона встречает "ользие методические трудности, чем при испытаниях арматуры. Эти сложности связаны с техническими трудностями взятия и подготовки образцов. Поэтому число испытанных образцов поврежденного бетона оказалось значительно меньше, чем при испытаниях арматуры.

Для исследования прочности поврежденного бетона использовались образцы неправильной формы из разрушившихся опор, которые затем опиливались и доводились до формы пркзмочек.

Результаты испытаний таких образцов, взятых из опор, разрушившихся на ряде дорог, показывают снижение прочности бетона более чем в 2 раза по сравнению с расчетной прочностью.

Испытания влияния продольных трещин на несущую способность опор проводились на опорах, длительно эксплуатировавшихся и подучшшх то или иное количество трещин. В результате испытаний опор с различным количеством трещин установлено, что при наличии сетки продольных трещин несущая способность опор снижалась примерно на 25$ против ее расчетной величины. При одиночные продольных трещинах фактическая несущая способность быль, как правхло, выше расчетной.

В пятой гл&ве даны основные положения разработанного

- 41 -

ультразвукового способа диагностики, обоснованы технические требования к аппаратуре, установлен критерии оиенки несущей способности опор, привечены результаты испытаний способа и прибора диагностики опор на железных дорогах.

Наличие достоверной диагностики несущей способности опор является обязательна! условием обеспечения их надежности и безопасности движения поездов.

Отмечается, что в настоящее время имеется иного методов не-разруаащего контроля прочности бетона, использующихся в основ-ном в стройиндустрии для контроля прочности бетона при изготовлении конструкций и изделий. Испытания ряда этих методов показали невозможность их использования для контроля прочности бетона эксплуатируемых опор контактной сети. Большинство этих методов трудоемко, требует использования для оиенки прочности бетона тарировочных зависимостей, получить которые для опор практически невозмоано. При отсутствии тарировочных зависимостей точность оценки прочности бетона отмеченными методами не превосходит ^

I

Азторои разработан новый ультразвуковой способ диагностики несущей способности опор, не требующей установления тарировочных зависимостей и пригодный для .контроля несущей способности эксплуатируемых опор контактной сети. В основе этого способа легат экспериментально установленная закономерность, сущность которой состоит в том, что з эксплуатируем^ спорах скорость распространения ультразвука по разным направлениям позерхности опоры неодинакова. Установлено, что по мере старения бетона и накопления з нем повреждений скорость ультразвука в поперечном по отношению к оси опоры направлению непрерывно уменьшается, а в продольном направлении эта скорость остается постоянноЗ или увеличивается незначительно. Такое различие связано с тем, тео

в предварительно-напряженные опорах действует направленное вдоль конструкций сильное поле сжимающих напряжений от предварительно-напряженной арматуры и внеонй нагрузки. Действие этого поля компенсирует возникающие от погодно-климатичесхих факторов растягивающие напряжения по площадкам, перпендикулярный направлению сгатия, и способствует образованию кикротрещин по направлению, параллельному сжимающим усилиям.

Вследствие этого при прозвучивакки опоры э поперечном направлении ультразвук проходит плоскости разрыва, возникающие в бетоне, в то время как в продольно» направлении он распространяется по несовременной структуре параллельно отмеченным плоскостям. По сути дела разница в скоростях ультразвука поперек опоры и вдоль нее является характеристикой насыщения бетона ми-кротрещинаыи и представляет собой г/еру снижения прочности бетона. В работе на основании анализа данных испытаний принято, что прочность бетона иектрифугировакных опор уменьшается линейно по мере накопления в кем ьакротрещин. Полученная зависимость для определения прочности бетона имеет бвд:

через заданную базу измерений; ТБ - время распространения ультразвука вдоль опоры на

той Ее базе измерений; А и В - коэффициенты, которые для центрифугированного бетона раЕнк: А в 2,65; В «= 1,65. В качестве эталонной прочно с т;:, входящей в вь'рагенке (24),

где - эталонная прочность или прочность неповрегдекаого • бетона; .

Тп - время распространения ультразвука поперек опоры

п

принята; прочность бетона в подземной части опор. В этой части бет о К находится в стабильных температурно-влажностных условиях и не испытывает значительных воздействий, приводящих к появлению в нем повреждений. Более того, в ряде случаев его прочность даже возрастает. Показана возможность использования для ее опре— деления ультразвукового метода неразрупающего контроля по зна— чениа скорости распространения ультразвука в указанном бетоне. Перевод скорости ультразвука в прочность бетона может быть осуществлен без тарировочных кривых с помощью эмпирической зависимости. Проанализирован ряд зависимостей, связывающих скорость •ультразвука и прочность бетона, и показано, что структурно наиболее удобной является зависимость Накова, позволяющая учесть плотность и состав испытуемого бетона. Для оценки, этой зависимости были проведены испытания двух серий центрифугированных образцов из бетона марок ЫЗОО и >.¡500. В результате испытаний было установлено, что для оценки прочности неповрезденного центрифугированного бетона может быть сохранена структура зависимости Какова, за исключением необходимости замены первого численного коэффициента. После установления последнего формула для определения прочности эталонного батона центрифугированных опор может быть записана в виде:

у2.Ъ6

ао,ггг <25>

где V - скорость ультразвука в т/с; -плотность бетона кг/м^; - концентрация крупного заполнителя.

Для пентрифугяровакнж опор контактной сети плотность бетона в среднем равна 2400 кг/м^, а концентрация заполнителя в средней составляет 0145. В процессе изготовления опор эти па-

раметры изменяются в небольших пределах в Зависимости от технологии изготовления и применяемых материалов. Установлено, что плотность бетона изменяется в пределах b¡E, & вонценграцкя жруо- . ного заполнителя варькрует s пределах IOS. Бри еткх в&риеляях плотности изменение прочности бетона находится в пределах от 7% до 9%.

Для реализации ультразвуковой диагностики опор были разработаны основные требования к аппаратуре н выбран прибор. Отмечается, что для реализации ультразвукового метода необходим прибор, позволяющий в полевых условиях с высокой точностью при одностороннем доступе к опоре производить измерения времени шш скорости ультразвука. Прибор должен таете исключать применение жидкостного акустического контакта, быть защищенным от внешних погодных воздействий и впюшия электромагнитных полей.

Анализ конструкций и параметров различных приборов показал, что этим требованиям наиболее полно удовлетворяет прибор УК-14ПМ. Испытания прибора на келезтгх дорогах показали, прежде всего, возможность достоверного и надежного контроля прочности бетона и несущей способности опор ультразвуковым методом. С помощью этого-прибора было обследовано около 300 тыс. опор. Вместе с тек было установлено, что прибор обладает низкой надежностью, особенно его прозвучиващее устройство/Компановка прибора в виде двух блоков,' соединительные провода, недостаточная база измерений также создавали дополнительные трудности при проведении кассовых измерений.

Отмеченные недостатки послужили поводом для разработки нового специализированного прибора KE-I4QI, на который были разработаны технические требования, и осуществлен серийный выпуск прибора. Прибор выполнен в зкде единого блока с пьезопре-образойетеляик, летен соединительных проводов и работает по

- 45 -

принципу поверхностного прозвучивания. В нем применена увеличенная до 150 ии база измерений, что позволяет вовлечь в измерения больиее число повреждения и увеличить глубину прозвучивания до 3 - 4 си. Наиболее важной характеристикой прибора является то, что з качестве результата измерения он ввдает среднее из шестнадцати измерений времени распространения ультразвука мезду датчиками. Применение этой схемы прозвучивания резко повысило точность и достоверность измерений. Прибор снабжен запоминающим устройством и работает на сухом акустическом контакте. Испытания прибора показали его высокую надежность и эффективность.

Диагностика опор и оценка их несущей способности с помощью ультразвукового прибора осуществляется двумя способами.

1. По косвенным показателям, отрезающим обг-еи повреждений бетона.

2. По данным определения прочности поврежденного бетона и использования соответствующей математической модели несущей способности опор.

При первой способе устанавливаются два косвенных показателя: '

(

— показатель П I - время распространения ультразвука в поперечной направлении опор;

- показатель П 2 - отношение времени распространения ультразвука поперек опоры ко времени распространения ультразвука вдоль опоры.

По данным измерений времени распространения ультразвуха в отмеченных направлениях независимо от исходной прочности бетона определены критерии состояния опор и отнориированн величины этих показателей.' Для предварительно-напряженные опор при измерении приборси УК-14С1 на основания длительных наблюдений,

- 46 -

испытаний опор установлены следующие критерии состояния опор:

- показатель П I $ 36 икс, а показатель П 2 ^ 1,1. При этих значениях показателей несущая способность опор находится на уровне, требуемой проектом и стандартом, т.е. их несущая способность близка к расчетной;

- показатель Л I 43 икс, а показатель П 2 1,4. При этих показателях считается, что она полностью выработала ресурс и должна изыматься из эксплуатации.

- показатель 35 < П I < »3 икс, а показатель 1,1 < П 2<1,4. При этих показателях опора имеет частичное, снижение несущей способности, и требуется проводить более точный анализ ее несущей способности и загрузки.

Подобные критерии установлены и для опор из ненапряженного бетона.

Анализ приведенного способа оценки несущей способности опор показывает его въгсокув эффективность для оценки состояния опор перзой и второй групп. Он позволяет разделить весь парк опор на две группы: группу опор, которая моает эксплуатироваться, и группу опор, которая исчерпала свой ресурс и должна заменяться. Одновременно выделяются при атом опоры, требующие определения фактической остаточной прочности бетона и фактической несущей способности..Для этой группы требуется использование второго способа диагностики на основании использования математических моделей прочности бетона и несущей способности опор.

При использовании этих моделей необходимо учктызать неравномерность изменения прочности бетона в различных частях опоры к связанное с этим требование по назначению нормативного сопротивления бетона опор. Проанализированы порядок расчета и назначения нормативного сопротивления бетона для случая, когда прочность бетона в верщкнкой к нижней частях отличается не

более, чем на 20$. Использование такого расчета позволит повысить уровень использования ресурса опор и снизить число преждевременно изымаемых конструкция. При большей разнице прочности бб?опз гмовней й верхней частях опоры о расчет несущей способности необходимо вводить фактическую прочность бетона в наиболее слабом сечении, Показана такае связь ультразвуковых из— парений косвенных показателей с назначение» нормативной прочности о'етона;

Приведена результаты проверки достоверности ультразвукового метода диагностики на различии^ дорогах. Отмечается, что достоверность метода з значительной степени зависит от обоснованности вкЗракнЕ£ косвенных показателей, а такте точности разработеккый 1штвиатячзски& моделей.

7я5трггзэуковка йзкорокяд и подтверждающие их механические испытания опор показали, что при использовании нормативных косвенных показателей точность опенки несущей'способности опор не правшает 20<о, прячем, во всех случаях отмечается занижение ндсупзей способности. Особенно заметны расхождения з опенках небущёй способности, определенной по дйнным ультразвуковых из—

I

йеъенйй косвенных параметров, с фактической прочностью опор с ироыедуточнкми значениями этих показателей.

При опенке несущей способности опор по математической модели с определением прочности бетона точность диагностик:! роз- -ко улучшается. Для предварительно-напряаенкых опор, испытанных на ряде дорог, отклонение фактической несущей способности опор от определенной расчетом не превышало (0,7 - 13)£, а в среднем состазляло 1С%. Для неналрягенных опор отклонение от фактической несущей способности доходило до 1Ь%. Таким образом, способ опенки несущей способности опор по данным определения прочности повременного бетона позволяет более полно

использовать ресурс опор.

Ультразвуковой метод диагностики опор позволяет также создать методику прогнозирования сроков службы опор. Показано, что при линейном законе снижения несущей способности срок службы опор мокет быть определен из зависимости:

_ Т. д М прел.

ТСЙ = -1-? , (25)

где. - время эксплуатации конструкций на момент измерений; '"•пред ярадб^^-ДОПУСтимое снижение несущей способности; ^изм ~ измеренное значение несущей способности..

Отмечается, что по мере накопления данниа характер изменения несущей способности опор с течением времени может уточняться, а выражение (26) корректироваться.

3 шестой главе рассмотрены основные принципы проектирования гелезобетошшх опор и фундаментов требуемой надежности, приведены примеры инженерного осуществления новых подходов при проектировании опор.

Показано, что в значительной степени недостаточная надежность эксплуатируема опор контактной сети связана с неадекватностью первоначально заложенной концепции их проектирования, назначение и условиям эксплуатации. Железобетонные опоры проектировались как обычные строительные конструкции, по уровню требований к нздегностн и долговечности относящиеся к группе конструкций с экономической ответственностью. При отказе таких конструкций последствия носят только экономический характер в виде затрат на восстановление и ущерба от перерыва движения поездов. При таком подходе для расчета опор используется метод предельных состояний, причем, з качестве основного расчета принимается расчет по предельным., состояниям второй группы, т.е.

- 49 -

по пригодности к эксплуатации. В силу этого отказ конструкция должен происходить в виде появления трещин, увеличения прогибов.

Отмечается, что такал форма отказов опор практически не встречается, а фактически отказы опор происходят в форме разрушения из-за снижения несущей способности. При этом, кроме экономических потерь, создается угроза безопасности движения поездов, угроза жизни людей. В силу этого сделан вывод о недопустимости подхода к проектировании опор .как конструкция с экономической ответственностью. Опоры контактной сети находятся в зоне движения поездов, поэтому по требованиям надезности , обеспечения безопасности движения поездов их необходимо относить к классу конструкций, отказ которых влечет тяжелые последствия для жизни и здоровья людей, а также большие материальные потери. Исходя из такого подхода, на основании опыта эксплуатации показано, что для обеспечения необходимого уровня безопасности движения поездов вероятность безотказной работа опор должна составлять не менее 0,9299 на весь их срок, слуабы. Добиться такой безотказности опор при применявшихся нормах проектирования,

особенно армированных предварительно-напряженной проволочной

<

арматурой, принципиально невозможно. Методами теории надежности показано, что у этих конструкций изменчивость несущей способности на протяжении всего срока службы должна быть не более 0,255. Такая изменчивость несущей способности обеспечивается на непродолжительном этапе начальной эксплуатации опор, а в дальнейшей за счет старения бетона, воздействий токов утечет резко возрастает. Ограничение токов утечки позволяет сохранить арматуру, а вследствие невозможности остановить процесс старения бетона поддержать изменчивость прочности опор • в заданных пределах можно только за счет многократного позы-

- ьс-

шения прочности бетона. Реализация какого' роста прогости в современных. условиях связана с резким удорожанием материала и практически неосуществима. Сделан вывод о том, что путь повшения качества опор, хотя и является крайне важным, при использовании предварительно-напряженной проволоки имеет ограниченные возыов-т ности. Показано, что наиболее эффективным способом обеспечения требуемой надежности опор является использование метода "паралг-лельной избыточности" или метода структурного резервирования. При этом способе в опору устанавливается еяеыент, который не является необходимым из расчета ее несущей способности, но постоянно находится под нагрузкой. При атом, за счет сочетания менее надежных элементов можно достичь требуемого высокого уровня иадегяости опор в экспяуетацкк. Тежни влемектои в предварительно-напряженна: опорах является стергневая арматура. При этом s опоре используются два вида арматуры: предварительно-напряженная и ненапрягекная. Первач подбирается рз условия обеспечения трещкностойкости и аесткости конструкций, вторая играет роль параллельного избыточного элемента, требуемого для достижения необходимого уровня надежности опор. Бри этом ненапряженная арматура обеспечивает возможность применения бетонов средних классов прочности, приготовление которые не требует специальных технологий и заметно дегевле высокопрочных.

Эффективность применения смешанного армирования показана сравнением вероятности безотказной работы опор с такяу армированием с вероятностьс безотказности'напряженнее опор" яолько с проволочной арматурой (рис.7). Для опор с отмеченный армированием, несмотря на снижение прочности бетона и увеличение ее изменчивости, вероятность безотказной работы в течение длительного периода близка к единице. Отказы таких опор йогу® происходить только в взде нарушения нормальной эксплуатации, и

- 51 -

они требуют значительно меньшего объема диагностики.

0,9$9

0,39 О

о,зо а

|\ 2/ 1

\

\ 1

0,1 9,2 9,3 0,4 Д Кт/ЯЬ 0,5

Рис. 7. Зависимости надежности предварительно-напряженных опор ( I ) и опор,со смешанным армированием ( 2 ) при снижении прочности бетона

(

В работе проведен анализ изменения несущей способности опор при различной прочности бетона э зависимости от соотношения площадей сечения напряженной я ненапряженной арматуры. Показано, что по мере увеличения отношения площади напряженной арматуры к площади ненапряженной арматуры несущая способность опор независимо от исходной прочности бетона повышается. Одна-, го, по достижении определенного значения этого отношения рост несущей способности прекращается, а дальнейшее возрастание величина отмеченного отношения приводит даже к снижению несущей способности. Причем, чем ниаз исходная прочность бетона, тем

быстрее достигается максимум несущей способности. Определена минимальная несущая способность опор при полной потере прочности бетона. Длк обеспечения безопасности движения поездов и недопущения разрушения опор в зоне пяты консоли она . должна составлять не менее полоеикы нормативного момента. Исходя из этого условия, минимальное количество ненапряженной арматуры класса А-Ш должно составлять:

для опор мощностью 6,0 тем - 6,3 ск£; для опор мощностью 8,0 тем - 7,2 см^; для опор мощностью 10,0 тем - 9,8 см^. При отмеченном армировании и допускаемом снижении прочности опор, обнаруживаемом средствами диагностики, надежность опор составляет величину, близкую к единице.

Отмечается, что достижение высокой безотказности опор при применении смещенного армирования долено сочетаться с одновременным повьаением их долговечности. Показано, что одним из оо-нсеных критериез долговечности бетона является уровень обжатия бетона сжимшдими напряжениями.

Проведен анализ уровня обкатал бетона'-'различных типов опор, и показано, что в большинстве вкцускаваихся ранее отлов опор и сейчас находящихся в эксплуатации уровень обжатия бетона превосходит или близок к нормативным значениям этого 'уровня. В результате этого в бетоне опор, особенно в их вершинной части, развивается процесс трещинообразозания, и цроисходит резкое снижение сроков службы конструкций. На опыте эксплуатации железобетонных опор ряда направлений показана необходимость назначения оптимального уровня обжатия бетона, обеспечивающего длительные сроки эксплуатации.

Рассмотрены условия,' при которых обеспечивается наибольшая стойкость бетона при дэйстеии ойниаащкх напряжений, и отмечено,

что эта стойкость во многой связана с прочностью бетона на растяжение в поперечном направлении. Исходя га нормативных требований, определен расчетный критерий прочности бетона на растяжение в поперечном направлении. Показано, 'что этот критерий зависит от класса бетона и уровня загрузки его сжимающими напряжениями. Для классов бетона, из которых изготавливаются опоры контактной сети, наибольшая прочность бетона на растягениев поперечном направлении обеспечивается при условии, если уровень загрузки бетона снимающими напряжениями находится в предела;! С 0,22 - 0,33 ) .

Полученное значение допускаемого уровня загрузки бетона , подтверздено испытаниями цилиндрических образцов на совместное действие сзимахщих напряжений и тешературных нагрузок. В результате проведенных экспериментов было установлено, что наибольшая трещяностойкость образцов наблюдается при сжимающих напряжениях , составляющих С 0,2-0,3) от прочности бетона на сжатие. При меньших напряжениях и при напряжениях, превосходящих отмеченный уровень, трещяностойкость бетона сикалась.

На основании проведенных исследований рекомендован оптимальный уровень обзатия бетона сжимающими нацрязенаяыи.Устачов-

/

лено, что для достижения наибольшей долговечности опор снимающие напряжения в бетоне должны составлять величину С .0,2 — 0,3) от предельной прочности бетона.

Проведен анализ напряжений а опорах со смешанным армированием, и показано, что в этих опорах уровень сжимающих напряжений находятся в рекомендованных пределах, и тем самым обеспечивается их высокая долговечность.

На основании разработанных пркнципоз проектирования опер требуемой надежности рассмотрены основные конструктивные характеристики опор* со сиеэанкка армированием, технологические ссо-

бенности кх изготовления, и приведены результаты заводских и полигонных испытаний. Результаты испытания показали высокую тре -щикостойкость и несущую способность названных опор. Начальная безотказность этих опор близка к единице, и они рекомендованы к серийному производству. С 1993 г. ежегодный их Еыцусн неуклонно растет и в 1995 г. составил 1Ь тыс. опор. Эти опоры полностью заменили опоры с проволочной арматурой типа "С", выпуск которых полностью прекращен.

Выполнена исследования недостаточной надежности стаканного келезобетокного фундамента для установки центрифугированных опор контактной сети. Показано, что после установки в него шк-^ трифугированной опоры в результате естественных процессов конденсации влаги внутри опоры происходит интенсивное накопление еоды е стакане фундамента. Нахадлизавщаяся Езда при замерзании создает давление на степи; стакана, постепенно вызывая образование трещин и разрушая его. Кроме того, наличие воды в стакане создает условия интенсивной электрэкоррэзии опоры и ее разру?- , шение.

Изучены закономерности накопления годы в стакане фундамента и трещинообразозания. в нем» Ка основании этого преддсиенн коне?рукгиззные меры повышения надсгыости стаканных ¿ущшеетсз, разработала новая конструкция етих фундаментов, ■ и определены " условия кх установки. В новой конструкции исключается накопление влаги и гарантируется высокое сопротивление, обеспечивают щее. высокую'злектрокорроэионцув стойкость опор. Сопротивление опор б таких фундаментах составляет величину ( 8 — 10 ) кОы.

В работе рассмотрен также комплекс мероприятий по повышению электрокоррозионной стойкости и надежности опор на участках постоянного тока. В результате исследований разработана конструкция нэзых изолирующих ¿тулок, устанавливаемых в опоры

при их формовании во все отверстия для закладных деталей. При установке таких втулок обеспечивается высокое сопротивление мегдуарматурой опор и закладными болтами. Непосредственные измерения показали, что это сопротивление сразу после изготовления опоры во влажном состоянии составляет ( 1,5 - 3 ) иОм. Установка в опорах отмеченных изолирующих втулок позволила осуществить двойную изоляцию верхнего пояса опор и практически исключить их электрокоррозию.

Приведены дачные по конструкции втулки, подбору материала для ее изготовления и результаты механических и электрич&-ских испытаний этих втулок.

Рассмотрено влияние толщины защитного слоя на сопротивление опор и их стойкость к электрокоррозии. Показано, что для обеспечения первичной защиты ариатуры и анкерных болтов опор от электро коррозии толщина защитного слоя незду арматурой и заземляемыми деталям:! долгна бьггь нэ менее 15-20 мм.

Рассмотрена такзе электрокоррозионная стойкость металлических опор. Показаны недостатки и большая уязвимость при электрокоррозии опор при установке их на фундаменты с анкерными болтами. Отмечено, что анкерные болты при их замоноличивании

I ,

в бетон являются хорошим проводником маяду надземной частью и электролитом подземкой части фундамента и создают условия, для электро коррозии при наяозении дазе небольших токов утечки. Для повышения стойкости фундаментов при электрокоррозии предложена новая конструкция фундамента, не имеющая заделанных в бетон анкерных болтов. В новой конструкции прикрепление опоры к фу плаценту осуществляется с помощью закладных болтов, изолированных от бетона и арматуры . Испытания показали, что з так:к фундаментах сопротивление меаду арматурой и болтом составляет величину порядка ( Г,С — 1,5 ) мОм, и практи-

- 56 -

чески полностью асключается олектрохоррозня.,

Разработан ткповой проект ыетаяличесхкх н железобетонных опор на указанно« фундаменте, и даны рекомеедйшзг по пряиан&-нию указанных опор.

В данном проекте фундамент для снижения материалоемкости, веса и для возможности ¿ехениэнрованного погругекйя а грунт с " помощью вибропогружателя выполнен переменной толщяны в форме клина, Пркчем, форку клика имеют только граня, направленные .перпендикулярно пугг. Грани фундамента, параллельные пути, для обеспечения высокой несудей способности по грунту имеют прямоугольную форму. Прикрепление металлической стойки к фуеда- • менту осуществляется четырьмя закладными болтами или спильк&-ми. Для их продуем в фундаменте имеется четыре огзерсткя, в каждом кз которых для кэоляцея болтов и ЕПклек(от рабочей арматуры предусмотрена установка кзолкрующих трубок. Защита от атмосферной коррозии осуществляется оцинковкой всех металлических деталей« Кроме втого рззьбовая часть закладных болтов и ¡шк|бк, где оцинковка ,ке осуществляется, защищается .. от коррозии с помощью колпачков кз термоусадочного поляэтв* лена. Внутренняя часть колпачков покрывается жгябщухщщ со ставая.

В настоящее время в соответ.ствет с разр&бот&цн©! проег=г • том осуществляется серийное изготовление металлических в железобетонных опор контактной сети на клкноеиднык фундаментах, Уже изготовлено более 500 таких фуадамзк^ор^ и объем производства ех возрастает.

ОСНОКЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ЕЫВОДЫ

1. Предварительно-напряженные железобетонные опоры эксплуатируемого парка опор контактной сети, спроектированные по нормативам проектирования промышленных и гражданских конструкций, а условиях действующих железных дорог обладает недостаточной надежностью, создавая угрозу безопасности и бесперебойно«!! даагеняя поездов. Основной причиной снижения надежности опор является появление и накопление в бетоне и арматуре конструкций повредаений. Установлено, что наряду с известными температурко-злазностнымя и механическими воздействиями на процесс появления и накопления повреждения в опорах существенное влияние оказывают факторы, обусловленные движением поездов. Показано, что наиболее загньаи из этих факторов является воздушна потоки, создаваемые поездаызг, вибрации, токи утески с рельсов, агрессивный характер перевозимых грузов и окру-зающей среды.

2. Установлено, что воздушна потоки, создаваемые дз.г-

\ ; аущиыися поездами, изменяют, презде всего, термонапрягенное

состояние опор. Показано, что под влиянием воздушного потока

i

от поездов возрастает коэффициент теплоотдачи с поверхности опор, и увеличиваются перепады температур по толщине стенки-конструкций. Отмечено, что в зависимости от скорости движения поездов градиенты температур по толщинз стенки могут увеличиваться в несколько раз, а соответствующие растягивающие напряжения на поверхности опор со стороны движущегося поезда составлять для бетонов класса ВЭО - 340 величину порядка (2 - 2,5) кгс/см^. Сочетаюсь с напряжениями от других факторов , эти напряжения ускоряют образование иикротрещин в бетоне.

*

- 58 -

3. Исследованы колебания опор при воздействии токоприемников электровозов и электропоездов на контактный провод и поддерживающие конструкции. Получены математические модели частот свободных колебаний опор после импульсного воздействия токоприемника с учетом пассы контактной подвески и вылета консоли. Разработаны модели частот вынужденных колебаний опор при проходе нескольких токоприемников электропоездов к определены значения частот и скоростей, при которых опоры входят в резонанс. Показано, что при обычных скоростях движения поездов под влиянием колебаний в опорах в зоне пяты консоли появляются дополнительные ¡огибающие моменты, составляющие величину

от 8% до 10% от.нормативного момента. Появление дополнительных изгибающих моментов приводит к повшекию уровня сжимающих напряжений в бетоне и интенсификации процесса микротрещинообразования.

разработана математическая модель оценки дополнительных растягивающих напряжений, возникающих в бетоне на границе крупного заполнителя с цементным камнем под влиянием вибраций, передающихся на опоры от земляного полотна при проходе подвижного состава. Показано, что на отмеченной границе при вибрациях опоры с частотой (70 - 100) Гц могут возникать напряжения величиной (0,1 - 0,3) кгс/см^. Такие напряжения создаст зоны ослабления в структуре бетона и способствуют пояачекню трещин в этих зонах при совокупном воздействии других факторов.

4. Исследована степень агрессивности воздушной среды, с>= здаваемой движущимися поездами. Показано, что движущиеся поезда в виде пьки поднимают в воздух агрессивные вещества про с капающихся грузов, повксая степень агрессивности среды с неагрессивной до среднеагрессивной, что должно учитываться при прсь ектировании опор. Исследована такие кинетика процесса карбот.

- 59 -

низаши бетона центрифугированных опор и характеристики защищенности арматуры этих опор в условиях диффузии ионов хлора. Установлено, что скорость карбонизации бетона центрифугированные опор зависит от концентрации углекислого газа э атмосфере. Показано, что в обычных атмосферных условиях глубина карбонизации бетона составляет после 20 лет эксплуатации опор (0,5 -- I) мм, а э промышленной атмосфере после такого же срока эксплуатации эта глубина увеличивается примерно а два раза и равна около (1,0-2) ми.

При исследовании защищенности арматуры в условиях диффузии ионов хлора показано, что скорость диффузии ионов хлора в центрифугированном бетоне зависит от содержания отмеченных ионов в воздухе. Наименьшая скорость диффузии ионов хлора отмечается э приморской зоне и более высокая - в районах солончаков. Отмечается, что после 20 лет эксплуатации центрифугированных опор в приморской атмосфере содержание, ионов хлора в бетоне бьяо нижа 0,1$, в то время как з солончаковых районах указанное содерзякие хлор-помоз бвзо выше на порядок. В

' I

этих зонах требуется периодический мониторинг содержания в бетоне отмеченных иоиэз и проектирование опор со специальной защитой.

5. Разработана модель оценки прочности арматуры опор при электрокоррозионных повреждениях ее поверхности. Показано, что электрокорроэионные повреждения арматуры могут быть моделированы кольцевыми поперечными трещинами, характеристики которых.могут быть выраяены через величину выноса металла. С помощью полученной модели доказано, что по мере образования повреждения прочность арматуры снижается, причем, это снижение происходит не пропорционально количеству вынесенного металла.

-60-

На основании модели прочности повревденной арматуры разработана модель несущей способности опор с такой арматурой. Показано, что при поврежденной арматуре изменяется механизм разрушения опор в предельной стадии, а наиболее значительное снижение несущей способности опор происходит в начальный период электрокоррозии арматуры. Отмечается, что ухе при выносе металла порадка 2% весе арматуры несущая способность опор уменьшается в зависимости .от нормативной мощности на (16 -

6. На основании исследования закономерностей трещинооб-разования в бетоне опор и его разрушения обоснована ёкзичес-кая модель прочности бетона, и получена математическая модель, связывающая прочность бетона с параметрами трещин. Ка основании этой модели разработаны инженерные решения задач по опенке несущей способности опор с одной или множеством макротрэ-щин в сжатой зоне бетона конструкций. Показано, что при образовании одной продольной трещины э сжатой зоне, несущая способность опор уменьшается на I - 2 при появлении множества продольных трещит несущая способность опор снижается почти на 20%.

Для бетона, поврежденного продольными микротрещинаыи, разработан вариант статистической модели, и показано, что при таком повреждении прочность бетона и несущая способность- опор могут быть оценены только с помощью методов диагностики.

7. Ка основании исследования закономерностей 'образования микротрещш в бетоне опор разработан новый метод ультразвуковой диагностики эксплуатируемых опор контактной сети. Для этого метода определены условия применения, установлены эмпирические зависимости для определения прочности повременного и неповрежденного микротрещинами бетона на основании измерений времени распространения ультразвука е пентрифугиро-

- 61 - .

ванном бетоне опор. Разработаны основные критерии состояния опор при их контроле ультразвуковым методом, даны рекомендации по опенке несущей способности опор указанным методом, включая методику измерений и методику оценки несущей способности опор по фактическим значениям прочности бетона. Определены основные требования к аппаратуре, и создан портативный специализированный ультраззукозой прибор, стки прибором оснащены все дороги и им обследовано более I млн. опор.

8. Определены основные конструктивные требования а параметры проектирования зеяезобетонных опор высокой надежности. Показано, что в наибольшей степени условиям эксплуатация и требованиям надежности отвечают опоры со смепаннкм армированием. Общее количество ненапряженной стержневой арматуры должно назначаться из условия восприятия этой арматурой не менее 0,5 'Iй з зона пяты консоли. Для достижения требуемой долгозеч- ■ ности опор суммарные напряжения сзатия в бетоне не долзны превышать (0,2 - 0,3) ^ .

Исследованы процессы повреждения и разрушения стаканных гелезобетонннх фундаментов. Определен^ основные причины этих поврекдений, установлены закономерности появления к накопления воды в стаканах и опорах, и предложен способ устранения отрицательных процессов в стаканных фундаментах.

На основании исследований предложена новая конструкция фундамента, обеспечивающая высолю электрокоррозионную стойкость опор и исключающая их растрескивание.

9. Для обеспечения высокой надежности опор в условиях опасности электрокоррозия разработан комплекс изолирующих элементов, подобран материал этих элементов, и проведены их испытания. На основании результатов испытаний осуществлен пере-

<* -

ход на устройство двойной изоляции з железобетонных спорах,

-62-

устанавливаемых на участках постоянного" тока. Даны также рекомендации по минимальной толщине защитного слоя, при которой значительно снижается опасность электрокоррозии. В центрифугированных опорах она должна составлять не менее 15 мм.

При применении металлических опор контактной-сети на участках постоянного тока для исключения электрокоррозии предложена новая безанкерная конструкция железобетонного фундамента.

10. Основные результаты исследования реализованы в виде новых конструкций, нового метода диагностики, а также соответствующих разделов э нормативных документах:'ГОСТ, КЯ, "Указаний по техническому обслуживанию опорных конструкций контактной сети". Достоверность основных положений и вызодов диссертации подтверждена результатами многочисленные экспериментов, натурные испытаний и опытом эксплуатации опор на электрифицированных железных дорогах.

' Применение новьх подходов в проектировании опор позволило разработать новые более надежные конструкции. При этом за счет увеличения сроков службы и сокращения числа замен опор может быть достигнут значительный экономический эффект.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах

Г. Подольский В.й. Температурные напряжения в опорах контактной сети в период эксплуатации. "Надежность пелезобетонных опор контактной сети". Труды ЦЖЙ ШС, 1973, вш, 503, с.31-44.

2. Подольский В.И. Усадочные деформации в йетоне пектрнп^тяра-веякых спор контактной сети. "Надежность аелезобетокных опор контактной сети". Труды ЦНИИ ШС, 1373, вып. 503, с,44-55,

3. Подолье»® В Л. Напряжения в центрифугирозанкых опорах кон-

тактной сети от усадки бетона. "Надежность железобетонных опор контактной сети". Труды ЦНИИ MIC, 1573, вып.503, с.56-66.

4 Подольский 3,11., Рягузов С .С. Опоры контактной сети из высокопрочного бетона. 3 кн. "Совершенствование конструкций, методов расчета и сооружения устройств электрификации, СЦБ и связи железных дорог". Сб.науч.тр.,М., Транспорт, 1985,с.12-21.

5. Подольский З.И. Применение железобетонных опор контактной сети на железных дорогах СССР. Боллетень ОСЕЩ,Варшава 3/S7,с5-9.

6. Афанасьев 8.(3., Кагевич D.M. (Подольский З.И. Особенности эксплуатации опор контактной сети в условиях Восточной Сибири. М. "Транспорт'*, 1977, 49с.

7. Подольский В.И. Опыт эксплуатации и проблемы железобетонных опор контактной сети. Актуальные проблемы проектирования и строительства электрификации гелезных дорог. Материалы научко-гех-нической конференции. И.1983, с.42-43.

8. Подольский В.И. Повшеняе долговечности центрифугированных железобетонных опор контактной сети. Теоретические и конструктивно-технологические разработки и рекомендации по повьше-

t

нии долговечности железнодорожных зданий и сооружений. Межвузовский сборник научных трудов. Й5ИГ, вып.803, с. 78-86.

9. Подольский В.И., Зенкан А.И. Особенности колебаний сходов железобетонных пешеходных постов. Эксплуатационная надежность искусственных сооружения. ШШГ, М. 1989,. с. 58-63.

10. Подольский В.И., Гуков U.A. Контроль качества железобетонных опор. Электрическая и тепловая тяга, Jr-б, 1291 ,с.Э9-40.

ГГ. Подольский В.И. Совершенствование конструкций кзлезобетои-нкх опор контактной сети. "Эксплуатация я долговечность железобетонных опор контактной сета. Труды ВНЙЕНГ, М.1993,с.3-9.

-64- '

12. Подольский B.K. Диагностирование железобетонных опор контактной сети ультразвуковым методом. Эксплуатация и долговечность железобетонных опор контактной сети.Труды 3HffiET,M.I993, с.9-14.

13. Подольский В.И. Диагностика железобетонных опор контактной сети ультраззуковыми приборами. Электроснабжение железных дорог. Экспресс-информация ЦНЙКГЗИ, 1993, вып.2, с. 14-25.

14 Подольский З.К., Баранов S.A. Диагностика железобетонных опор контактной сети ка дистанциях электроснабжения железных дорог. Экспресс-информация ЦНййГЭК, 1994, вып.2, с.24-Ю.

15. Подольский B.Ii., Иаыов A.B. Нужна диагностика коррозии опор. Опыт Московской келезкой дороги. Локомотив, 1996, BZ, с.35-37. •

16. Ультразвуковой способ контроля прочности поврежденного.бетона в предварнтельн^капрянекнас галезобетоннкх конструкциях. Патент Pß Р 2029239 от 33.02.55. Подольский В.И.

17. Афанасьев B.S., Подольский В.И. Образование и развитие продольных трещин з пентрифугиро ванных опорах контактной сети ъ процессе эксплуатации. "Надежность г.елезо бетонных опор контактной сети". Труды ДНИ ffiG, 1973, вып. 503, с.23-33.

18. Федотов С.А., Подольский В.И. Эксплуатационные испытания статистического- метода контроля прочности бетона старесщих опор контактной сети. Тезисы докладов 300(711 Научно-технической конференции. Хабаровск, 1991, с.58-59.

19. Гуков А.И., Подольский З.К., Федотов С.А. Метод контроля прочности бетона олор контактной сети. Вестник ЕНИЗЗГ, 1991, Wo, с.41—44. "

20. Федотов С.А., Подольский В.И. Разработка приборного комплекта контроля прочности стареющего бетона опор контактной сети."Совершенствование и повыпение эффективности устройств системы

- 65 -

тягового электроснабжения в условиях Дальнего Востока и БАК. Труды ХабйИЗГ, 1992, с.55-59.

21. Гатилова Г.И., Подольский В.И. Определение содержания хлора в бетоне опор потенциометрическим методом.Эксплуатация и долговечность железобетонных опор контактной сети.Труды БК®КГ,с22-27,

22. Астанин С.П., Подольский В.И. Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети. (K-145-96), М. IS96, 120с..

23. Нормы проектирования конструкций контактной сети.

BCS-141-50, М. Транспорт 1992. Раздел "Проектирование железобетонных опор контактной сети".

24. Стойки железобетонные для опор контактной сети железных дорог. Г0СГ-19330-91, М. Издательство "Стандарт"» 1591, 18с., Подольский В.И., Орел-A.A., Гордеез В.А.Ч

25. Опоры железобетонные эысохоэольтно-сигнальных линий автоблокировки железных'дорог. ГОСГ-22131-86, М. Издательство

"Стандарт", IS85, 15с., Подольский В.И«, Орел A.A., Балггд З.А.

!

Гордеев З.А. • i

• »

26. Опора. Авторское свидетельство Р S5625I, IS8I год. Щуры-гин В.П., Рягузов D.C., Орел A.A., Подольский 3.1Ц .

27. Оуидааааз для пустотелых стоек опор контактной сети. Ав~ ■ -торское свидетельство J? 1537762, 1589год. Подольский В.И., Пуков А.Й,, Орал A.A., Малшеа В.Г., Чуриков Д.Г.

23. Способ изготовления арматурного каркаса железобетонных опор контактной сети. Патент FS !?nyp9^ßtf66f5/ Подольский В.И., Анастасенко О.П., Орел A.A., Цкмбарг S.A: ^ 2Э.Нагевкч В.Я.,Подольский З.И. .0 продольных трещинах з центрифугированных опорах контактной сети. Транспортное строительство, РЗ, 1372, с.21-22. • «З&чЕ^^-

Введение

1. Проблемы эксплуатируемых опор контактной сети электрифицированных железных дорог и задачи исследования. II

1.1• Анализ основных проблем эксплуатации опор контактной сети . II

1.2* Закономерность изменения надежности и долговечности эксплуатируемых опор контактной

1.3. Задачи исследования по повышению надежности опор контактной сети

2. Исследование влияния эксплуатационных факторов на накопление повреждений в железобетонных опорах контактной сети.

2.1. Влияние окружающей-среды и движущегося подвижного состава на термонапряженное состояние опор контактной сети и накопление в них повреждений

2.2. Динамические нагрузки и напряженное состояние опор от вибрационного воздействия подвижного состава.

2.3. Модель напряженного состояния бетона опор при вибрационных воздействиях

2Л. Особенности изменения свойств бетона опор при взаимодействии с атмосферной средой 84 3* Модели прочности арматуры и бетона с повреждениями

3*1• Модели прочности арматура и трещинообра-зования в центрифугированном бетоне при электрокоррозионных воздействиях.

3*2* Модель прочности бетона с продольной трещиной .ЦО

3*3* Статистическая модель прочности бетона с продольными микротрещинами

Несущая способность опор кольцевого сечения с повреждениями бетона и арматуры

4.1. Инженерная модель несущей способности опор кольцевого сечения с продольными трещинамми . Х

4.2. Закономерности изменения несущей способности опор при электрокоррозии арматуры

4.3. Экспериментальные исследования изменения прочности арматуры, бетона и несущей способности опор с повреждениями ••••••••••••

5. Разработка ультразвукового метода диагностики несущей способности железобетонных опор контактной сети 171 5.1 ♦ Теоретические и экспериментальные предпосылки ультразвукового метода контроля прочности поврежденного бетона

5.2. Разработка технических требований к аппаратуре ультразвукового контроля и выбор критериев оценки несущей способности опор.

5.3. Экспериментальные исследования достоверности ультразвукового метода диагностики б. Разработка новых конструктивных решений опор и фундаметов опор контактной сети высокой надежности .••.•.•.

6.1. Основные принципы проектирования железобетонных опор контактной сети высокой надежности

6.2* Параметры армирования и напряженное состояние опор со смешанным армированием 215 6*3* Промышленное осуществление железобетонных опор контактной сети со смешанным армированием

6.4. Разработка новых фундаментов опор контактной сети

6.5. Конструктивные решения по повышению электрокоррозионной стойкости опор

Электрифицированные железные дороги представляют собой • сложные многоуровневые системы, состоящие из большого числа устройств, среди которых важнейшее место занимает контактная сеть. Одним из основных элементов контактной сети являются опоры, обеспечивающие заданное положение контактной подвески над железнодорожными путями, и, благодаря чему, становится возможной передача электроэнергии подвижному составу* Такое ответственное назначение, требования безопасности движения поездов привели к тому, что с самого начала электрификации железных дорог проблема опор приобрела весьма важное значение* Бе важность особенно возросла, когда был сделан принципиально новый шаг в направлении использования для изготовления опор железобетона* С применением железобетонных опор возникло множество проблем, ш среди которых наиболее актуальной является проблема надежности этих конструкций.

Надежность - это способность конструкции выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные характеристики в заданных пределах в течение требуемого срока службы* Основными показателями ее являются безотказность в работе, долговечность и ремонтопригодность» Из этих показателей для опор наиболее важное значение имеет первый показатель - безотказность в работе, так как с ним связана безопасность и бесперебойность в движении поездов*

Опыт показывает, что принятая система проектирования, изготовления и применения железобетонных опор контактной сети обеспечивала высокую надежность или безотказность конструкций только в начальный период их эксплуатации, ограниченный, по сути дела, временем установки и монтажа контактной сети* В то же время надежность опор в период эксплуатации оказалась недостаточной* На железных дорогах все чаще начали появляться преждевременные отказы,опор, приводившие к длительным перерывам в движении поездов, а в некоторых случаях создавалась угроза безопасности движения поездов* В первые годы эксплуатации электрифицированных железных дорог доминировавшими были отказы опор из-за электрокоррозии арматуры и анкерных болтов на участках постоянного тока. Из-за электрокоррозии арматуры и анкерных болтов массовые замены опор проводились на Западно-Сибирской, Южно-Уральской, Закавказской, Азербайджанской железных дорогах* Уже в те годы из-за электрокоррозионного разрушения арматуры было заменено около 35 тыс* опор, причем срок службы замененных конструкций не превышал 10-15 лет*

Достижения в области защиты опор от электрокоррозии снизили поток отказов опор по этой причине* Вместе с тем, в последние годы резко возрос поток отказов опор по другим причинам* На железных дорогах во все больших количествах начали случаться отказы опор из-за потери ими несущей способности вследствие старения бетона, появления и накопления в нем различных повреждений. Отказы опор по отмеченной причине после 20-25 лет эксплуатации произошли на Горьковской, Красноярской, Свердловской железных дорогах. Для обеспечения безопасности и бесперебойности движения поездов профилактическая замена опор на отмеченных дорогах составила более 10 тыс* конструкций. Прогнозы показыва^-ют, что число отказов опор из-за старения бетона будет возрастать, и для обеспечения жизнедеятельности железных дорог в ближайшие годы потребуется производить ежегодно до 20 тыс* замен опор при среднем сроке службы заменяемых конструкций 30 лет*

Отсюда очевидной становится чрезвычайная актуальность повышения надежности опор, прежде всего с целью увеличения уровня безопа-^ сности и бесперебойности движения поездов, а также с целью сокращения числа замен опор для снижения материальных и трудовых затрат на эксплуатацию контактной сети.

Целью настоящей работы является совершенствование научно-обоснованных методов повышения надежности железобетонных опор контактной сети и разработка инженерных решений, обеспечивающих их высокую безотказность и долговечность» Решение этой проблемы предусматривает s

- установление количественных и качественных закономерностей появления и накопления повреждений в бетоне и арматуре при воздействии окружающей среды и движущегося подвижного состава,

- разработку методов оценки влияния различных повреждений в • бетоне и арматуре на их прочностные свойства и несущую способность конструкций,

- создание методов диагностики прочности бетона и несущей способности опор,

- разработку научно-обоснованных принципов назначения запаса несущей способности конструкций с учетом фактора надежности, а также выработку основных положений проектирования опор, при которых обеспечивается повышенная надежность опор,

- разработку новых конструктивных решений опор на основании этих положений.

Работа выполнена в 1984 - 1995 гг. в лаборатории опор контактной сети Всероссийского научно-исследовательского инети-« тута железнодорожного транспорта. В работе обобщены результаты многочисленных обследований и испытаний железобетонных опор контактной сети, проведенных во ВШШЕТе за последние 25 лет.

Основная часть исследований осуществлялась в рамках выполнения * плана научно-исследовательских работ МПС по темам 212-И, 584-Н, 14.30, 14.00, 14.02, по плану оказания научно-технических услуг ШС и плану стандартизации. Ряд результатов исследований получен при выполнении плана научно-исследовательских работ Горь-ковской, Северной, Свердловской, Куйбышевской железных дорог с 1991 - 1994 гг.

Предметом защиты являются:

- количественные и качественные закономерности воздействия окружающей среды, движущегося подвижного состава, токов утечки, агрессивных факторов на механические характеристики материалов и изменения несущей способности и надежности железобетонных опор контактной сети;

- метод диагностики эксплуатируемых железобетонных опор контактной сети;

- основы проектирования надежных и долговечных железобетонных опор контактной сети.

Научную новизну работы составляют:

- установленные качественные и количественные особенности характеристик влияния подвижного состава на температурный режим опор и появление в бетоне конструкций микрбтрещин;

- математические модели влияния вибрационного воздействия подвижного состава на величину динамической нагрузки и напряженное состояние опор и появление в бетоне микротрещин;

- характеристики изменения стойкости бетона и защищенности арматуры в агрессивной газо-воздушной среде, создаваемой движущимся подвижным составом;

- закономерности изменения прочностных свойств арматурной проволоки и несущей способности опор при электрокоррозионном воздействии и механизм развития трещин в анизотропном бетоне кольцевых сечений|

- математические модели прочности бетона и несущей способности опор при различных видах повреждений в бетоне;

- новый способ ультразвуковой диагностики эксплуатируемых железобетонных опор контактной сети;

- норш армирования и параметры напряженного состояния бетона при проектировании новых конструкций опор и фундаментов контактной сети повышенной надежности и долговечности*

Практическая^ценность результатов^ исследованийгмз^

- в создании методов оценки несущей способности железобетонных опор контактной сети с повреждениями бетона, позволяющие осуществить эксплуатацию и замену опор по состоянию;

- в разработке средств диагностики эксплуатируемых опор;

- в разработке новых надежных конструкций опор и фундаментов, отвечающих особенностям работы железных дорог*

Реализация работы: ммшмймшмшмжаммман!*

- разработана новая конструкция железобетонной опоры контактной сети (проект 5613), получившая серийное внедрение и заменившая все ранее выпускавшиеся типы опор (приложение 1);

- разработана новая конструкция фундамента с вентилируемым стаканом (проект 4945);

- разработана методика и прибор диагностики железобетонных центрифугированных опор (приложение 2);

- разработан и откорректирован раздел ВСН-141-90 по проектированию железобетонных опор контактной сети;

- разработан (в соавторстве) Г0СТ-19330-92 "Стойки железобетонные центрифугированные для опор контактной сети железных дорог общего пользования";

- переработаны Указания по техническому обслуживанию опорных конструкций контактной сети (К146/96)5

- разработана новая конструкция железобетонного фундамента без анкерных болтов для металлических опор контактной сети (приложение 3)}

- разработан комплекс изолирующих элементов для железобетонных опор контактной сети, применяющихся серийно при изготовлении опор.

Ряд положений работы нашел отражение в технических указаниях ЦЭ МПС Дорогам.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технической конференции НТО Московской ж*д* в 1991 г., на ХХХУП научно-технической конференции ХабйИЖТ в 1991 г., на Межвузовской конференции в МИЙТе в 1989 г., на сетевой школе по техническому обслуживанию опор контактной сети в г.Перми в 1993 г. и на других совещаниях.

Достоверность результатов диссертации. Достоверность результатов исследований подтверждена испытаниями методов и конструкций на железных дорогах, а также практикой использования полученных результатов на этих дорогах.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 26 научных трудах, из которых одна книга, два ГОСТа, одна инструкция, один нормативный документ, два авторских свидетельства и два патента РФ.

Одна статья опубликована на английском, китайском, польском и немецком языках*

10. Основные результаты исследований реализованы в виде новых конструкций, нового метода диагностики, а также соответствующих разделов в нормативных документах: ГОСТ, ЗЗСН, Указаний по техническому обслуживанию опорных конструкций контактной сети. Достоверность основных положений и выводов диссертации подтверждена результатами многочисленных экспериментов, натурных испытаний и опытом эксплуатации железных дорог.

Комплексное использование отмеченных решений позволило повысить надежность опор, снизить опасность их отказов и перерывов в движении поездов.

Применение новых конструкций, средств диагностики позволило снизить число замен опор, увеличить их срок службы, сократить число преждевременно заменяемых опор и организовать обслуживание опор по состоянию. Получен экономический и материальный эффект.

1. Котельников А.В. Блуждающие токи электрифицированного транспорта. М., Транспорт, 1986, 278 с.

2. Старосельский А.А. Электрокоррозия железобетона. Киев, Буд1вельник, 1978, 169 с.

3. Гуков А.Й., Чадин А.Б. Поведение потенциала стали в бетоне при ее электрокоррозии блуждающими токами. Труды МШТа, 1978, вып. 604, с. 173-180.

4. Селедцов Э.П., Кудрявцев А.А. Повреждения фундаментов опор контактной сети. Тр. ЛИЖТ, 1964, вып. 227, с. 121-135,

5. Берг О.Я., Писанко Г.Н., Смольянинов А.А., Щербаков Е.Н. О причинах образования продольных трещин в центрифугированных опорах контактной сети. "Транспортное строительство" № 10, 1965, с. 42-45.

6. Подольский Б.И. Температурные напряжения в опорах контактной сети в период эксплуатации. Тр. ЦНШ МПС, 1973, вып, 503, с, 31-43,

7. Подольский В.й. Усадочные деформации в бетоне центрифугированных опор контактной сети. Тр. ЦНИИ МПС, 1973, вып. 503, с. 44-55.

8. Подольский В.И. Напряжения в центрифугированных опорах контактной сети от усадки бетона. Тр. ЦНИИ МПС, 1973, вып. 503, с. 56-65.

9. Подольский В.И. Повышение долговечности центрифугированных железобетонных опор контактной сети. Тр. МИИТ, вып. 803, с. 78-86.

10. Нагевич Ю.М., Подольский В.И. О продольных трещинах в центрифугированных опорах контактной сети. Транспортное строительство, № 3, 1972.

11. Кудрявцев А.А., Селедцов Э.П., Афанасьев В.Ф. Оценка работоспособности центрифугированных предварительно-напряженных опор контактной сети с продольными трещинами на концевых участках. Вестник ВНИМТ, 1972, вып. 2, с. 38-41.

12. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М., Стройиздат, 1969, 60 с.

13. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.й. Структура и свойства цементных бетонов. М., Стройиздат, 1979, 344 с.

14. Гуков А.И. Повышение надежности опор контактной сети. Труды МИИТ, вып. 604, 1978, с. 180-185.

15. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М., Стройиздат, 1978, 240 с.

16. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М., Машиностроение, 1984, 312 с.

17. Авиром Л.С. Надежность конструкций сборных зданий и сооружений. М., Стройиздат, 216 с.

18. Рогонский В.А., Костриц A.I., Шерякив В.Ф. Эксплуатационная надежность зданий. Л., Стройиздат, 1983, 280 с.

19. Соломатов В.И. Полимерцементные бетоны и пластбетоны. М., Стройиздат, 1967, 184 с.

20. Давыдов С.С., Соломатов В.И., Тартаковский Ю.Э. Совершенствование опор контактной сети с помощью полимербетонов. Труды МШТа, вып. 314, М., Транспорт, 1971, с. 29-34.

21. Чебаненко А.И. Основы расчета армополимербетонных конструкций. "Бетон и железобетон", 1984, № 8, с. 6-8.

22. Сердинов С.М. Анализ работы и повышение надежности устройств энергоснабжения электрифицированных железных дорог. М., Транспорт, 1975, 365 с.

23. Булгаков А.В., Чернявский В.Л. Влияние длительных вибрационных воздействий на свойства бетона, "Бетон и железобетон", № 8, 1993.

24. Комаров К.Л. О динамическом коэффициенте для расчета опор контактной сети. Тр. НИЖТ, 1969, вып. 86, с. 84-87.

25. Берг О.Я., Щербаков Е.Н., Писанко Г.Н, Высокопрочный бетон, М., Стройиздат, 1971, 288 с.

26. Гениев Г.А., Киссюк Б.Н., Тюнин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М., Стройиздат, ЦНШСК им. В.Б.Кучеренко, 316 с.

27. Афанасьев В.Ф., Нагевич Ю.М., Подольский В,И, Особенности эксплуатации опор контактной сети в условиях Восточной Сибири. М., Транспорт, 1977, 48 с.

28. Юдаев Б.Н. Теплопередача. М., Военная школа, 1973, с. 82.

29. Особенности проектирования и строительства устройств энергоснабжения в суровых климатических условиях (Шурыгин В.П., Белов А.Ф. и др.). М., Транспорт, 1977, 79 с.

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

31. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. 1., Стройиздат, 432 с.

32. Ахвердов И.Н. Железобетонные напорные центрифугированные трубы. М., Стройиздат, 1967, 164 с.

33. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М., Наука, 1970, 544 с.

34. Горчаков Г.И., Лифанов И.И., Терехин К.Н. Коэффициенты температурного расширения и температурные деформации строительных материалов. М,, Из-во Стандартов, 168 с.

35. Горчаков Г.И., Капкин М.М., Скрамтаев Б.Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях в промышленных и гидротехнических сооружениях. М., Стройиздат, 1965, 150 с.

36. Бетон для строительства в суровых климатических условиях / НЙЙЖБ, Москвин Б.М., Капкин M.I., Савицкий А.Н., Ярмако-вский Б.Н. /Л., Стройиздат, 1973, 169 с.

37. Подвальный A.M. Определение величины собственных деформаций в бетонном конгломерате на различных структурных уровнях. Заводская лаборатория, № 10, 1973.

38. Миронов С.А., Ларионова З.М., Ярмушкина С.Х. Изменение структуры и свойств цементного камня в бетоне при нормальном твердении и тепловой обработке. Б кн. "Структура, прочность и деформации бетона" М., Стройиздат, 1972.

39. Миронов С.А. О структуре и прочности бетона, подвергнутого пропариванию. Б кн. Структура, прочность и деформации бетона. М., Стройиздат, 1966.

40. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. М., Высшая школа, 1974, 320 с.

41. Москвин Б.М., Капкин М.М., Антонов Л.Н. Влияние отрицательных температур на прочность и упругопластические свойства бетона. "Бетон и железобетон", № 10, 1967.

42. Москвин Б.М., Капкин М.М., Мазур Б.М., Подвальный A.M. Стойкость бетона и железобетона при отрицательной температуре. М., Стройиздат, 1967, 130 с.

43. Баренблатт Г.й. Математическая теория равновесных трещин, образующихся при хрупком разрушении. ПМТФ, 1961, № 4, с. 3-56.

44. Мирзаджанзаде А.Х., Огибалов П.М., Керимов З.Г. Термоупругость и пластичность в нефтепромысловой механике, М., Недра, 1973, с. 111-112.

45. Коненков Ю.К., Давтян М.Д. Случайные механические процессы в оборудовании машин. М., Машиностроение, 1988, 272 с.

46. Рыбак А.С. Волны в пластине со случайными неоднороднос-тями. Акустический журнал, Т. 17, вып. 3, 1971, с. 412-418.

47. Гуков А.И., Багдасаров А.А. Определение частоты свободных колебаний железобетонных опор контактной сети. Тр. ЦНИИ МПС, вып. 503, М., Транспорт, с. 66-71.

48. Гуков А.И. Вибрационный и электрохимический методы диагностики. Электрическая и тепловозная тяга., 1981, № 4, с. 38--40.

49. Комаров К.А. Динамический расчет опор контактной сети электрифицированных железных дорог. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Новосибирск, 1969.

50. Комаров К.А. О вынужденных колебаниях опор контактной сети. Труды НИИЖТ, вып. 86, 1969, с. 94-99.

51. Балаш В.А. Методика расчета опор устройств электроснабжения на сейсмические воздействия. В кн. Совершенствование конструкций, методов расчета и сооружения устройств электрификации, СЦБ и связи железных дорог. Сб. науч.тр. М.: Транспорт, 1985,с. 87-96.

52. Вологин В.А. Результаты экспериментальных исследованийппо взаимодействию токоприемника с ценной контактной подвеской. Тр. ЦНИИ МПС, 1968, вып. 337, с. 146-173.

53. Блехман И.И., Джанелидзе Т.Е. Вибрационное перемещение. М., Наука, 1964, 350 с.

54. Конигин Г.Г. Спектральный состав пространственных колебаний грунта основной площадки земляного полотна. Вестник ВНИЖТ,1977, № 4, с. 39-43.

55. Иванов Ф.М. Защита железобетонных транспортных сооружений от коррозии. М., Транспорт, 1968, 175 с.

56. Акимова К.М., Рояк Г.С. О защите арматуры железобетон ных конструкций от коррозии. "Транспортное строительство", № 8 1972.

57. Артамонов B.C., Молгина Г.М. Защита от коррозии транс портных сооружений. М., Транспорт, 1976, 192 с.

58. Артамонов B.C. Защита железобетона от коррозии. М., Стройиздат, 1967, 126 с.

59. Стойки железобетонные для опор контактной сети железных дорог. Технические условия. ГОСТ-19330-91. М., Стандарты, 1992, 18 с.

60. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне. М., Стройиздат, 1968, 231 с.

61. Алексеев С.Н., Ратинов В.Б., Розенталь Н.К., Кашурни-ков Н.М. Ингибиторы коррозии стали в железобетонных конструкциях. М., Стройиздат, 1985, 272 с.

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

63. Kayyli О.А. Strength and porosity of portland cement paste subjected to chloride penetration. J. Mater. Civ. Eng. -1989 1, Ho. 1, p. 10-18.

64. Prey Reinhard . Изменение прочности бетона под воздействием хлоридов. Tiz-Fachbar, 1989, С. 19-26.

65. Гатилова Г.И., Подольский В.И. Определение содержания хлора в бетоне опор потенциометрическим методом. В кн. Эксплуатация и долговечность железобетонных опор контактной сети. Тр.

66. ВНЙЙЖТ, М., Транспорт, 1993, с. 22-27.

67. Подольский В.И. Применение железобетонных опор контактной сети на железных дорогах СССР / Бюл. ОСЖД 1987, № 3, с. 5-9/.

68. Броек Д. Основы механики разрушения. М., Высшая школа, 1980, 368 с.

69. Механика разрушения и прочность материалов. Справочное пособие: В 4 т. / Под общей редакцией В.В.Панасюка / Киев, Нау-кова думка, 1988.

70. Пустовой В.Н. Металлоконструкции грузоподъемных машин. Разрушение и прогнозирование остаточного ресурса. М., Транспорт, 1992, 256 с.

71. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений. Под редакцией Ю.Myраками, М., Мир, 1990, т. 2, с. 481-482.

72. Гуков А.И. Система диагностики опор контактной сети электрифицированных железных дорог. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 1984 г.

73. Толстая М.А., Иоффе Э.й. Электродные процессы при электрокоррозии углеродистой стали. Труды АКХ им. Памфилова. М., 1985.

74. Бурмистров Н.П. Об основных физико-механических свойствах высокопрочного центрифугированного бетона при сжатии. "Транспортное строительство", № 9, 1967, с. 29-32.

75. Черепанов Г.Н., Ершов JI.B. Механика разрушения. М., Машиностроение, 1974, 230 с.

76. Подольский В.й. Опыт эксплуатации и проблемы железобетонных опор контактной сети. Мат. науч.-тех. конфер. "Актуальные проблемы проектирования и строительства электрификации железных дорог. М., 1988, с. 42-43.

77. Афанасьев В.Ф. Анализ состояния эксплуатируемых железобетонных опор контактной сети на электрифицированных дорогах СССР. Тр. ЦНИИ МПС, вып. 503, М., Транспорт, 1973, с. 14-23.

78. Кудрявцев А.А. Исследование особенностей работы железобетонных опор кольцевого сечения в условиях электрокоррозии арматуры. Тр. ЛШЖТ, Л., 1975. Вып. 379, с. 127-133.

79. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М., Наука,1974, 640

80. Зайцев Ю.В. Развитие трещин нормального разрыва при сжатии хрупких материалов. Изв. АН СССР. Сер. Механика твердого тела, 1974, № 4.

81. Дмитриев А.П., Гончаров С.А., Германович А.Н. Термическое разрушение горных пород. М., Недра, 1990, 254 с.

82. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушений. М., Стройиздат, 1982, 196 с.

83. Оберт Л. Хрупкое разрушение горных пород. В кн. Разрушение, М., Мир, т. 7, 1976, с. 59-128.

84. Крылов Н.А., Глуховской К.А. Испытание конструкций сооружений. М., Стройиздат, 1970, 190 с.

85. Виттке В. Механика скальных пород. М., Недра, 1990, 440 с.

86. Wei R, Ein statistisch-rheologisches Modell der Rest-festigkeit Geschadigten Betons, Cement and Concrete Research. Vol. 9, pp. 405-416, 1979.

87. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения. В кн. Разрушение, т. 2, М., Мир,1975, с. 336-520.

88. Си Г., Либовиц Г. Математическая теория хрупкого разрушения. Б кн. Разрушение, т. 2, I., Мир, 1975, с. 83-203.

89. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений. Под редакцией Ю.Мураками. Т. 1, М., Мир, 1990, 448 с.

90. Пирадков К.А., Гузеев Е.Л., Мамаев Т.Л., Абдулаев К.Ч. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений бетона и железобетона при поперечном сдвиге. Бетон и железобетон, № 5, 1995, с. 18-20.

91. Невилль A.M. Свойства бетона. М., Стройиздат, 1972, 344 с.

92. Розен Б.У., Дау Н.Ф. Механика разрушения волокнистых композитов. Б кн. Разрушение, т. 7, М., Мир, 1976, с. 300-366.

93. Фрейденталь A.M. Статистический подход к хрупкому разрушению. В кн. Разрушение, т. 2, М., Мир, 1975, с. 616-645.

94. Смирнов Н.Б., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М., Наука, 1969, 512 с.

95. Daniels Н.Е. Proc.Roy.Soc. London, Ser. А, 183 (1995),405.

96. Кудрявцев А.А., Селедцов Э.П. Испытания поврежденных железобетонных опорных конструкций контактной сети. Серия Электрификация и энергетическое хозяйство, вып. 42, 1969, 36 с.

97. Хромец Ю.Н. О физических основах теории прочности бетона. В кн. "Железобетонные конструкции промышленных зданий". Тр. ЦНМпромзданий, М., 1981, с. 74-83.

98. Новое в проектировании бетонных и железобетонных конструкций. Под ред. А.А.Гвоздева. М., Стройиздат, 1978, 208 с.

99. Богин Н.М. Повышение надежности процессов производства предварительно-напряженных железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1969, 192 с.

100. Гуков А.И. Расчет ресурса опор контактной сети. Труды МИЙТ, 1980, вып. 671', с. 85-91.

101. Чирков В.П. Вероятностные методы расчета мостовых железобетонных конструкций, М., Транспорт, 1980, 136 с.

102. Указания по техническому обслуживанию и ремонту железобетонных опорных конструкций контактной сети. К-146-88. М., Транспорт, 1989, 54 с.

103. Неразрушающий контроль прочности бетона в железобетонных конструкциях. Серия 8, Строительные конструкции, вып.2, М., 1986, 59 с.

104. Malhotra V.M. Testing hardened concrete nondestructive methods. Awes, Iowa, Detroit Michigan: Iowa State University. Press and American Concrete Institute, 1976.

105. Гуков А.й., Подольский В.И., Федотов С.А. Метод контроля прочности бетона опор контактной сети. Вестник ВНИЙЖТ,1.8, 1991 г.

106. Федотов С.А., Подольский В.И. Эксплуатационные испытания статистического метода контроля стареющих ппор контактной сети. Труды докладов ХХХУП Научно-технической конференции. Хабаровск, 1991, с. 58-60.

107. Коллакот Р. Диагностика повреждений. М., Мир, 1989, с. 60-88.

108. Костюков В,Д, Надежность морских причалов и их реконструкция, I,, Транспорт, 1987, 224 с.

109. Измерения в промышленности. Справочник, т. 1 и 2. М., Металлургия, 1990, с. 28.

110. Судаков В.В. Контроль качества и надежность железобетонных конструкций. Л-д, Стройиздат, 1980, 167 с.

111. Ультразвуковой способ контроля прочности поврежденного бетона в предварительно-напряженных железобетонных конструкциях. Патент РФ № 2029299, 30.02.95.

112. Полак А.Ф. Основы коррозии железобетона, математическое моделирование процесса с применением ЭВМ. Уфа, 1986, 70 с.

113. Шестоперов С.В. Долговечность бетона. Изд. 2-, М., Автотрансиздат, 1960, 512 с.

114. Г0СТ-17624-78 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. 17 с.

115. ГОСТ-21243-75 Бетоны. Определение прочности методом отрыва со скалыванием. 10 с.

116. ГОСТ 22690.2-77 Бетон тяжелый. Метод определения прочности эталонным молотком Кашкарова. 14 с.

117. Накова К. Зависимость между прочностью различных типов бетона и скоростью ультразвука, РЕ, Коррозия и защита от коррозии, № 7, 1985.

118. Подольский В.И. Диагностика железобетонных опор контактной сети ультразвуковыми приборами. Электроснабжение железных дорог. Экспресс-информация, вып. 2, 1993, с. 14-26.

119. Чернявский В.Л. Оценка снижения нормативной прочностибетона в конструктивном элементе. Бетон и железобетон, № 8, 1994, с. 28-29.

120. Новгородский М.А. Испытанме материалов, изделий и конструкций. М., Высшая школа, 1971, 210 с.

121. Шишков А.Д. Народно-хозяйственная эффективность повышения надежности технических средств железнодорожного транспорта. М., Транспорт, 1986, 184 с.

122. Арасланов A.M. Расчет элементов конструкций заданной надежности при случайных воздействиях. М., Машиностроение, 1987, 128 с.

123. Берг О.Я. Исследование прочности железобетонных конструкций при воздействии на них многократно повторной нагрузки. Сб. трудов ЦНИИС, М., Трансжелдориздат, 1956, вып. 19, 172 с.

124. Баженов D.M. Прочность цементных бетонов с позиций механики разрушения. Строительство и архитектура Узбекистана, № 2, 1976.

125. Ахвердов И.А., Смольный А.Е., Скочеллс В.Д. Моделирование напряженного состояния бетона и железобетона. Минск, Наука и техника, 1973, 154 с.

126. Бердичевский Г.И., Маркаров Н.А., Павлов С.Н. Об оптимальном и предельном обжатии бетона в предварительно-напряженных конструкциях. "Бетон и железобетон", 1966, № 4, с. 19-22.

127. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Харьков, ХТУ, 1968, 230 с.

128. Писанко Г.Н., Щербаков Е.Н., Хубова II.Г. Влияние микроструктуры бетона на процессы деформирования и разрушения при сжатии. "Бетон и железобетон", № 8, 1973, с. 26-29.

129. Гвоздев А.А., Берг О.Я. Основные итоги и дальнейшие задачи научно-исследовательских работ в области бетона и железобетона. У1 конференция по бетону и железобетону. Доклады на пленуме. М., Отройиздат, 1966, 305 с.

130. Рюш Г. Исследование работы изгибаемых элементов с учетом упруго-пластических деформаций бетона. В сб. "Материалы международного совещания по расчету строительных конструкций". М,, Госстройиздат, 1961.

131. Пинус Б.И. Механические свойства высокопрочных бетонов. Труды Иркутского политехнического института, вып. 37, Иркутск, 1967.

132. Яшин А.В. Деформации бетона при длительном воздействии высоких напряжений и его длительное сопротивление при сжатии.

133. В сб. "Особенности деформаций бетона и железобетона и использование ЭВМ для оценки их влияния на поведение конструкций". М., Отройиздат, 1969, с. 38-75.

134. Берг О.Я., Омирнов Н.В. Об оценке прочности элементов конструкций при плоском напряженном состоянии, "Транспортное строительство", 1965, № 9, с. 28-35.

135. Bresler В, Pister К. Failure of Plain Concrete. "Proc. of ASCE", v. 81, Ho, 674, 1955.

136. Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП-2.03.01.84, 80 с.

137. Самойленко В.Н., Бородин А.А., Разаренова Н.А. Исследование работы двух- и трехпролетных железобетонных балок на совместное действие нагрузки и неравномерного нагрева. В сб.

138. Работа железобетонных конструкций при высоких температурах". М., Стройиздат, 1972» с. 88-97.

139. Construction "Wfeefcly 1990 - 26 September,p. 18-19, III. (Причины разрушения конструкций).

140. Опора. А.о. I 856261 от 14.04.81 г., Шурыгян В.Н., Орел А.А., Рярузов Ю.С., Подольский В.М.

141. Михеев В.П., Карпов А.П. Опоры ж фундаменты контактной сети, М., Транспорт, 1965, 64 с.

142. Фундамент для пустотелых стоек опор контактной сети. А.с. Л I537761 от 15.09.89. Подольский В.И., I^kob А.И., Орел А.А., Малышев В.Г., Чуриков Д.М.

143. Инструкция по защите сооружений, конструкций ж устройств метрополитенов ©т коррозии блуждающими токами (ЦМегро-3986) МПС. М., Транспорт, 1982, 62 с.

144. Инструкция по защите железнодорожных подземных сооружений от коррозии блуждающими токами (ЦЭ-3551). М., Транспорт, 1979, 88 с.

145. Кудрявцев А.А. Несущая способность опорных конструкций контактной сети. Ш., Транспорт, 1988, 160 с.