автореферат диссертации по транспорту, 05.22.09, диссертация на тему:Оценка несущей способности опор контактной сети по состоянию надземной части

министерство путей сообщения рф ростовский государственный университет

РГБ ОД ИУТЕЙ сообщения О 6 ЯНВ 1998 ¡{а правах рулет-йог

• УДК 621331.3:6213\$М

Трубнщт ¡Михаил Акгггольадо?

оценка несущей спосогч) оси i опор контактной сети по состоянию надземной части

Спсцизямюсто 05.22.0Р - Эягктрифш-.-вдгя

;::п?г::;ог?оро:л1сго транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соиска:тс учгной степени •.ЧШДНДЯта ТСЯ1!П'{гС)С!№ кзук

Росгом-нл-Допу \<У!7

Работа выполнена на кафедре "Теоретические основы электротехники "

Ростовского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель - Академик АТ России доктор технических наук,

профессор Бочев Александр Сергеевич.

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент кафедры

"Автоматизированные системы энергоснабжения" Федоров Валерьян Иванович.

Официальные оппоненты- Зав. лабораторией контактной сети ВНИИЖТа

доктор технических наук, профессф Гуков Анатолий Игнатьевич

доцент кафедры ТВВБ и СК РГСУ кандидат технических наук старший научный сотрудник эксперт-аудитор системы сертифюеашш ГОСТ Р Романенко Елена Юрьевна.

Ведущее предприятие* Государственное Унитарное Предприятие

"Энергоснабжение" СЮКД,

Зашита состоится 9 января 1998г. в 14м час, в коиференц зале РГУПСа на заседании диссертационного совета Д 114.08.01. при Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344033, Ростов-на-Дону. Площадь Народного ополчения 2, РГУПС.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета .

Отзывы на автореферат в двух экземплярах , заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета университета.

Автореферат разослан 1 декабря 1997 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На электрифицированных участках железных орог России находятся в эксплуатации около 1.4 млн опор ко»ггактной сети азлнчных типов и назначений.

Принято считать, что срок службы железобетонных опор составляет 40 ет. а двутавровых - 25 лет. В настоящее время часть опор уже эксплуатиру-гся за сроком службы, и с каждым годом число опор, вырабатывающих свой есурс, растет. Возникает необходимость оценки остаточной несущей способ-ости опор, определения необходимости их своевременной зампгы. С целы© сшения указанной проблемы в последние годы эксплуатацмо^'Еьзьш и науч-ымн организациями основное внимание было сосредоточено на разработке зедста и методов аппаратурной диагностики состояния опор. Часть устой ста л методов не нашла дальнейшего применения из-за сложности я недо-■аточной точности. Некоторые способы рекомендованы для применения правлением электрификации и электроснабжения МПС РФ и вошли л /казания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций жтаетной сел«

Существующие аппаратурные методы в большинстве случаев переоце-1вают состоя»!!; опоры,а связи с чем рекомендуют к замене опоры, нз поя-хггью выработавшей свой ресурс. Анализ работ по замене опор контактной Л1 на элсетрифнцнрованных участках СКЖД со сроком эксплуатации около ! лет показал. что таких случаев достаточно много. Несмотря на технические финансовые сложности дистанций электроснабжения по замен« спор кон-хтэгой сети, окззьшается „ что в некоторые случаях проггоодгтая пр&хде-сменная замена опор, з часть опор, действительно нужяслогдихся в жшеье. тается в эксплуатации, угрожая безопасности двзгахшм поедоз.

Палому необходим метод оиетш состояния опор, основанный па т>изу-ьиой диагностике, но дополненный кояичестаешшш! расчетным» даи-!ми, позволяющим!! судить о степени с!«исеи!М «есуш'го момента опор. 1ХОЙ подход поззоляег упорядочить процесс замены опор, т.е. установить шгомаяьную очередность замены.

Целью работы является совершенствование существующих методов рас чета опор с учетом их фактического состояния на остаточную несущую спо сорность и создание на этой основе методики оценки несущей •способносп опор по состоянию надземной части.

Научная повизпа работы определяется следующими положениями :

- предложены математические модели , позволяющие производить расчеты железобетонных конических опор контактной сети на остато:;!:ук5 несуну способность с учетом различных вариантов воздействий внешних нггрузск на опоры;

- произведено уточнение теоретических основ по определению деформацшЧ дефектных опор под действием изгибающих моментоп от внешних нагрузок при отсутствии и наличии дефектов;

- проведен анализ способа оценки состояния опер на основе современных компьютерных териологии дня математической обработки звукового отклика, проходя щего по телу опори;:

- разработана портативная установка и обоснована возможность применения более совершенного метода ре.мо:гга железобетонных конструкций кошакт-ной сети. позволяющая получить качествс!;ныг и долговечные покрытия.

Методика нсслелооакгп. В диссертационной работе использовались математические методы полярных координат, преобразования Фурье, теория упругости, гшзстичпоетн, колебаний, удара, технической диагностики, ЭВМ.

Прпк-шчестгзя шишостъ работы заключается в разработке методически предложений « рекомендаций еия эксплуатационного персонала по оценке остаточной несущей способности опор с применением метода номограмм по-зволягещнх установить рациональную стратега по замен; опор контактно!': сети. Проанализирован звуковой метод »¡агностики опор контактной сети Предложено применшие торкрет-бетонной установки для нанесение долговечного защитного покрытия при ремонте железобетонных конструкциГ контаетксН ссти.

Ре&лтдюш ¡»збогщ. Методика оценки остаточной нееущеГ

способности опор используется на элсктрифициросанныч участках СКЖД

при диагностике спорного хозяйства. Исследован звуковой г.-.етод знашоспгкн спор коит-эхлюй сети с обработкой результатов из ЭВМ.

Апробпцкп работы. Основные лоло>дашя и результаты диссертационной работы были доложены на 2-ой Межвузовской научно-методической конференции ГТОТУПС г. Москва. 1997г., 5!-sí научно-технической конференции -. Ростов- на- Дону 1997г., в.-сросси(1ско1"з сетевой школе ЦЭ МПС г. Самара, 1597 г.,

Публикация. По теме диссгртанин опублнхованс 5 печатных yi6o г.

Структура и оСьсм плстор-геции. Диссертационная работ;?. .оггоит из эв-дента . пяти гаав , заключения, списка использованной . -луры (113 »именований) и приложений. Обш?:С1 обьем работы содержит 160 cipanm;, источая НО страниц машинописного текста 4 таблицы, 21 рисунок , 20 трнложеинй.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность вь jpsnüciT там указывается цель. ?аботы. Представлено краткое содержание гляв диссертации.

В первой главе произведен эиалш существующих олораых конструк-ШЙ, обзор существующих методов изготовления опор контактов сети, выяа-«ны причины, влияющие нл возникновение дефектов, приведены стстнстнче-тсне данные о состоянии опорного хозяйства на электрифицированных гчзстках СКЖД, произведен обзор существующих способов диагностика, яы-ашгны их достоинства и недостатки.

На сети дорог эксплуатируются железобетошге.зг опоры 2-х типов г кс*ш-iccxne и двутавровые. Оба типа опор изготавливали с» как с ненапряженной 1родольной арматурой (ЖБД и ЖБК ), так и с иапрязташой продольной ар-турой ( СБД и СК).'

Двутавровые опоры, установленные в период массовой электрификации, уготавливались методой вибрирования и расспгтьгвалнсь на срок службы з !5 лет. Конические опоры изготавливались методом центрифугирования, рас-чтивались на срок службы в 40 лег.

б

Изготовление опорных конструкций представляет собой сложныП технологический процесс со взаимосвязанными мгзкцу собой операциями. Нарушения (или отступления от технологических норм ) приводят к появлению дефекте а праяаляк>щмхся уже в условиях эксплуатации, когда выявить причины и устранить и« практически невозможно

В результате * обследования участков железных дорог, электрифицированных на пеоеменно.-.j токе , о также анализа литературы было выявлено, что наиболее массовое расположение дефектов ( выбоин, трещин различной ширины и длины ) наблюдается на высоте от условного обреза фундамента (УОФ) до высоты 2+3 м, т.е. в тех местах , гае опора испытывает самые значительные нагрузки. Среди часто встречающихся дефектов следует отметить разрушение éeroiia з растянутой зоне опоры продольные трещины п корррзиго арматуры в сжатой зонз бетона, что характерно дня опор конического сечения типа ЖБК.

Для опор с предварительно напряженной арматурой характерно наличие продольных » поперечных трещин,; сопровождающихся коррозией арматуры и появлением ее продуктов в местах выхода арматуры на поверхность опоры.

Для двутавровых опор наиболее массовыми являются такие тины дефектов, как разрушение бетона и арматуры поясов ( как правило в растянутой зоне опоры ), раэрыз продольной арматуры - для опор типа СБД.

В настоящее время в эксплуатации применяют различные способы оценки состояния опор ( средства диагностирования), разработанные научными и отраслевыми организациями такими как МГУПС, ВНИИЖТ, УР-ГАПС, ДЭЛ Московской и Октябрьской железных дорог. Вопросами оценки состояния железобетонных опор а прогнозированием ttx ресурса занимались доктора технических наук А.И.Гуков, В.И.Подаяьсхнй, АЛ.Кудрявцев* кандидаты технических наук К.БЛСузнецов, С А.Федотов, а также AJI. Ванштсйы, А.В.Паыюв и др. Все средства диагностирования можНЬ разделить на два вида - визуальные и аппаратурные.

Аппаратурные методы характеризуются достаточной трудоемкостью и Зольшой погрешностью, да и современное финансово- экономическое положение железных дорог не позволяет лмехь большой ассортимент средств днаг-юстнкм в районах контактной сети.

Во второй главе исследован экспериментальный вариант акустического звукового, способа диагностики состоят« опоры.

В качеств альтернативного испытьгаался метод оценки состояния олорь? ю контролю звукового сигнала, вызванного под воздействием ударного :мпульса. По телу опоры наносился удар, звуковой отглш- которого зписьгаался ка_ портативный диктофон п затем расшифровывался на

"г >1?

Ч; ! 5: ! 5:

!ш

Ш

1 !

шшн,

! П ? ,

Ь1!!!;. ! М!!^1:'■''!Г"ЬЩ^

ii 1!|.....

!! ¡¡!,: ¡!

III!

м№

1.Г- Г ._ .'- - -■

ГА':

II/

о б ъо

49

30 29 10 «I

л

ё! 1®1!

| персоналы юИ ЭВМ

, имеющей звуковую карту. , Обследояалось несколько | опор различных типов н

I

имеющих дефекты на \ поверхности.

Были рассмотрены и | проанализированы хрнвые | колебательных процессов, ) снятые при прохождении ) оперши импульса через 1 тело неповрежденной ' опоры (рне и опоры

!

I имеющей

на

своей

■г,";.'1.»)»'''

и

I 111;: I

J ' поверхности различные дефекты (рис !б). Анализируемый метод диагностики позволяет без

значительных трудозатрат 1МС обследовал большое

1С I. Оошляограимя колсбатеяьного процесса сягяяля количество ОПОр, Ив трзбуя нукокоЯ частоты при прохождения его по телу оперы 1-ие имеющей дефект»: 6- «метящей дефекты;

перерыва в движении поездов.

Для определения основного классификационного признака , по которому мсхсно было бы судить о состоянии опоры, проводятся испытания, и создается ¿Ььк ■ данных прохождения колебательного процесса через тело опоры,иаходйщеЛся в различных состояниях.

Визуальный способ оценки надземной части железобетонных опор, дополненный расчетными методам!) основанными на конструктивных особенностях различного типа опор, степени полученного дефекта и усилий воздействия от внешних нагрузок позволяет получить достаточно точные результаты. .

В третьей главе рассматриваются методы расчета остаточной несущей способности спор контактной сети в завинимосп от схемы загружения и дефекта .

Железобетонные опоры контактной сети состоят из бетонных и стальных элементов. Под действием нагрузок в железобетонных элемс;ггах опор возникают нагибающие моменты, перерезывающие и нормальные, в основном сжимающие силы. Таким образом, эти элементы испытывают сложно-напряженное состояние.

В соответствии с этим за основу определения расчетного момента взяты общепринятые математичесхие модели, описывающие различные условия расисты опор в зависимости от степени их загружения.

Опоры контактной сети по условиям загружения несущими конструкциями и проводами можно рассматривать как работающие на чистый изгиб ( отдельно стоящие промежуточные опоры с нормальным габаритом ) на внецентренног сжатие ( опоры жестких поперечин ). на центральное сжатие (анкерные опоры).

В соответствии с этим приводятся расчетные формулы дня проверки опор на прочность для трех случаев : для опор, работающих на изгиб и армированных продольной ненапряженной арматурой, величина предельного изгибающего момента (рис 2) может быть определена по формуле :

М £ -(ЯпДгв + + Л«)г,)зт

(I)

Для опор, имеющих в качестве продольной предварительно напряженную арматуру, величина изгибающего момента определяется по формуле:

М^^.ЙГб + РЛ +5в')гя)81п---

я •КяД + Рн(Ки+бв)

(2)

гае Р6-площадь бетонного кольца опоры, Рб = я(г, - г, ; , (,3)

да г2, г, - -внешний и внутренний радиус бетонного кольца ;

гс - средний радиус бетонного кольца опоры, % =» (г, + г >, '} (4)

да Рн; Ра - площадь поперечного сечения всей продольной арматуры N-количество стержней или проволок, расположенных в теле опоры-

Па- сопротивление на растяжение н:напрягаемой арматуры растянутой

оны.

га, гя - радиус расположения ненапрягаемой и напрягаемой арматуры;

Я« - расчетное сопротивление на растяжение напрягаемой арматуры о'с- напряжение в продольной напрягаемой арматуре сжатой зоны сечсння;

М. «я.

Йе*о

. Й, Г» Йс Ра

Рис 2. Схема распределения напряжений и усилий для опоры, работающей на изгиб.

где 9- половина центрального угла сжатой зоны бетона , предельная величина которого определяется в зависимости от характера загруженнп опоры по следующим формулам:

для опор, работающих на изгиб н армированных ненапряженной арматурой , величина центрального сектора сжатой зоны бетона определяется из соотношения:

<р<60Р(£-), гаев»®—--Щ-:—, (5)

для опор , работающих на изгиб и использующих предварительно напряженную арматуру, величина у определяется из соотношения: тс К,Кия

Ф»- , где <р«-н—--г—- » <®

2 ?ч,Рв+<И1|+в.)Р|,

Предельный ютибающий момент и величина угла ф для опор нагруженных внецентренкым сжатием могут быть определены по формулам: дш» опор с ненапряженной арматурой

для опор с напряженной арматурой

Мг + МЛ £ 1(К„ Дг6 + +бЛн)*ш-(РнКн + К)Л , ,(8)

где Ыг-продольная сила, действующая на опору контактной сети. Мг - момент от горизонтальных нагрузок. 1о - эксцентриситет приложения силы. Граничные значения величины центрального угла сектора сжатой зоны для формулы (7) такие же, как ив (5), т.е.

? КпрРл -г Г (I*,

Для опор с напряженной арматурой граничная величина центрального угла сектора сжатой зоны бетона определяется как:

Ф-г где<р-----, (10;

2 ЯпрРв+(Кн + 6е)Ри

Условие прочности опор, работающих на центральное сжатие, может быть записано в виде для:

опор с ненапряженной арматурой: N £ ЯпрР,$ + (II)

опор с напряженной арматурой: N 5 + 5ЛРН (12)

Приведенные формулы дактг возможность рассчитыжгь прочность сечений центрально-сжатых железобетонных опор с равномерно распределен ной продольной арматурой. Расчет производится по формулам внецешрен-«ого сжатий, если половина центрального угла сектора сжатой зоны бетона не превышает 90°. Величина угла (р определяется по формулам : дня опор с ненапряженной арматурой (9), для опор с напряженной арматурой (10).

В нормальном эксплуатационном режиме, хотла нагрузки на опоры со-ггавляют 035+0,4 от расчетных значений, поперечных трещин бьпъ не должно. Наличие их свидетельствует о перегрузке опоры или снижении прочности бетона и уменьшении сечения арматуры из-за коррозии.

Пои значительных разрушениях участков бетона опора , имеющая на воей поверхности поперечные трещины. требует замены, т.к. при снижении :цепления арматуры и бетона увеличивается опасность внезапного и хрупкого мзрушення ссчения. Продольные трещины на поверхности опоры приводят к только к коррозии арматуры, но и к изменению механики распределения внутренних усилий. При наличии двух и более трещин на поверхности опоры (бразуются конструкции, работающие как составные элементы. При раскрыли трещин шириной 0.5 мм продольная проволочная арматура корродирована полностью , юное же "стержневой арматуры , как правило , |ропорционален ширине раскрытия трещин.

Место расположена корродированных стержней в сечении характеризуется полярными координатами - радиусом га(гн) и центральным углом р рис.5 При этом принимается, что граница между сжатой н растянутой зонами сечения проходит по линии радиусов, образующих угол, а напряжение в растянутей арматуре и бетоне сжатой зочы достигает расчетных значений . Полученные с учетом этого расчетные формулы имеют вид:

- для опор со стержневой ненапряженной арматурой , нагруженных изгибающем моментом:

1 '

Мг£-(КпрРбг6+Ра(Яа +Ка.е)га)апф|Ся-

Л

1

-114 ГаЧС05Р-£*а*ЛСОЗР (13)

О о

I

п' » п

ра ».

тог <р =--5-$--(14)

Гл - площадь скорродированной арматуры соответственно в растянутой зоне и сжатой зоне;

Р • величина угла;

п': п -количество скорродированных стержней (ши. проволок) соответственно в растянутой и сжатой зонах опоры.

По результатам обследования опор следует отметить . что наибольшее количество трещин как продольных, так н поперечных возникает в растянутой зоне опоры . Анализ литературы показывает, что бетон хорошо работает на сжатие и в 4-5 раз хуже на растяжение. Трещины,возникающие в растянутой зоне опоры под воздействием нагрузки,могу увеличивать свою длнну по периметру тела опоры, ог ширины раскрытия трещин зависит скорость коррозии арматуры , при этом снижается коэффициент сцепления арматуры с защитным слоем бетона растянутой зоны опоры.

сжатая

Определение остаточного несущего момента опоры с поперечными трещинами в растянутой зоне можно производить по вышеуказанным формулам с учетом следующих допущений:

Рис 3 Расчетная схема для определения несущего момента опоры при коррозии арматуры

1. Остаточный момент определяем для того сечения опоры в • котором имеется трещина и действует наибольший изгибающий момент от внешних нагрузок.

2. Трещина по всей длине проникает л тело опоры на полную глубину , т.е. на всю толщину кольца сечения опоры.

3. Проволочная продольная арматура , попадающая в пределы трещины напряженных опор скорроднрована полностью, а стержневая арматура ненапряженных опор на 50 % по площади сечения .

4. Площадь кольцевого сечения опоры, ограниченного трещиной , в работе не участвует и ее можно исключить при расчете несущей способности.

Для опор , нагруженных изгибом и имеющих поперечную трещину в любом секторе растянутой зоны (рис 4) . определяем величину допустимого изгибающего момента в сечении с трещиной :

М < ~(Кпр(1-6 - рт)г6 + ^(И. + )г„)мпфкя-

Л

Г.'г.смр-£к,Гяг4«»р . (»5)

о о

где íf>,

F.R.-2R. f. -SR Jm Rnp(Fe-°FT)+F.(R%R„)

где FT- площадь поврежденного кольца опоры, определяется по формуле:

Рт"360Г20,01745(Г22"Г,2)' I-длина трещины на поверхности опоры; Обозначениям формулах (15*17) те же, что н в (1+15). Двутавровые опоры в связи с истечением проектного срока службы постепенно заменяются , но в эксплуатации еще находится их значительное количество.

06)

(17)

трещина

Рис 4 Расчетная схема опоры при коррозкм

арматуры я трещине в растянутой зоне о лоры.

Для таких опор наибольшую опасность представляет коррозия арматуры растянутых поясов. Расчеты их прочности можно выполнить как центрально-растяиутьи элементов, определяя растягивающее усилие дня струнобс-тонных опор по следующему выражению: Иг-Мр/а, (18)

где Мр-расчетный суммарный изгибающий момент в рассматриваемом

сечении от внешних нагрузок с учетом возможного во время эксплуатации обрыва несущего троса (наиболее неблагоприятное сочетание внешних нагрузок);

а- расстояние между осями поясов:

Площадь оставшейся в работе арматуры в поясе опоры в зависимости от ее типа определяется по формуле

Рноот^нПоо • С9)

гае fH- сечение одной струны;

R„ - сопротивление арматуры на растяжение;

Пс с .-количество оставшихся в работе струи ( необходимо учитывать то, >110 в растянутом поясе опоры располагается половнна струи ).

Проверяется условие: если Np й RHF оето эксплуатация опоры допустима: т.е. есть запас по

несущей способности опоры; если Np SRHF„oc.-то требуется немедленная смена опоры.

На основании ранее сказанного предложена методика, позволяющая расширить возможности визуального метода диагностики.

При малом количестве повреждений на поверхности опоры расчет по пр|шеденным формулам не представляет труда; Увеличение числа дефектов (трещин, корродируемой арматуры н пр) прнводагт к значительному объему расчетном работы, что в условиях эксплуатации довольно затруднительно. В диссертации представлены номограммы потери несущего момента для наиболее массовых типов опор, находящихся в эксплуатации. Путем суммирования потерь в зависимости от расположения дефектов на опоре можно определить величину остаточного несущего момета , который способна выдержать опора в расчетном сечении .

Пример определения остаточной несущей способности опоры. За основу взята опора типа ЖБК 4,5/13,6 1957 г. с параметрами : диаметр арматуры 10мм, количество N=13 шт. толщина стенки бетона Т=50ым.

Опора нагружена изгибающим моме>гтом от действия внешних нагрузок Ми»=25кН*м, на ее поверхности имеются продольные трещины на уровне УОФ, в сжатой зоне по арматурному стержню №1 в растянутой зоне по стержням №6 н №10. Степень коррозии арматуры -50% от площади

поперечного сечения. Расчетным путем по формуле ( I) определяем расчетный момент дня данной опоры , величина которого составляет 60 кН*м. Принимаем , что за счет уменьшения прочности бетона несущая способность опоры снизилась на 20%. Используя упрощенную методику , определим потерю несущей способности от коррозии соответствующих стержней (¿Mi, ДМ«, ДМю) и остаточный несущий момент Мост.

Моет=0,8*Мр-(ДМ|+ДМ«+ЛМю)=0,8*б0-(4,6+4.2+5,2)=34кН*м Tac. Ми«< Мост,

; 5,»

то опору можно кн* 5.4

продолжать

эксплуатировать. 4.»

Остаточный 44

несущий момент 1

i Í,S

для этого случая,

J.4

определенный по формуле (13) , 2,9 составляет 32,8 í4

кНфм. Таким . о ' 2 5 4 5 6 7 "8

образом, погреш- Рис S. Ноиограииы зависимости потери несущей

способности опоры ЖБК 4,5/13,6 1957г; d=l0; N=13; ность от приме- от единичного дефекта арматуры.

нения упрощенной методики не превышает 5%.

В четвертой глава диссертации рассматриваются вопросы статического расчета конических железобетонных опор.

Железобетон, как строительный материал, обладает свойствами, в силу которых общие положения статического расчета опор применительно к железобетонным конструкциям имеют некоторые особенности . Одной из таких особенностей яолягтея то, что работа железобетона при действии длительных нагрузок значительно отличается от его работы при действии кратковременных нагрузок . Основной фактор , определяющий эгу разницу , - ползучесть

железобетона , т. е. нарастание деформаций при неизменной внешней нагрузке.

За время эксплуатации стойки опор получили заметные деформадагс Повышенная склонность к раззнтню деформаций железобетонных опор , имеющих трещины, приводит к рез?:ому сокращению срока службы.

Опору ргссштрвшагм гаг? гибкий стержень , защемленный нижним кон- • цоы и находящийся поя действием горизонтальных и зертнкальных нагрузок, предполагая при этом , что горизонтальные пергмещешгя точек оси стержня под нагрузкой невелики по сравнезпно с его высотой. Для наиболее полного учета остаточного несущего момента и срока эксплуатации опоры необходимо учитывать жесткость, влияющую па величину прогиба опоры.

Жесткость опоры в сечении , не имеющей трещины, может быть определена по формуле:

в, --= 0,85еб.1п , (20)

где ес- начальный модуль упругости бетона ;

Лп- приаеденный момент пнериии, т.е. момент с учетом влияния продольной арматуры;

Величину прогиба можно определить по выражению:

. (20 где В! - жесткость стойки . подсчитанная по опорному сечению;

Ьм101- высота , на которой определяется прогиб;

Р-единичная сила;

расчетные коэффициенты .

Прогибы опор . в которых при действии внешних нагрузок образуются трещины , мо1ут быть определены как сумма прогибов «о м после образования трещин. (Величина прогиба опоры с трещиной определяется следующим выражением:

г = .'Л' _П2). (22)

где В0 - жесткость железобетонной стойки в опорном сечении,

Жесткость стойки при наличии трещин определяется из следующих вы ражешш:

В = сРага ; с = (1ЕлФ)/(2ц1) . (23)

где Р0 площадь поперечного сечения продоль>юГ! арматуры ;

Г„- радиус расположения продольной арматуры;

Еа- модуль упругости материала , из которого изготовлена арматура;

Ф - коэффициент, учитывающий характер армирования опоры;

Ц/- коэффициент, учитывающий тип продольной арматуры ;

^ЛиЛг* расчетные коэффициенты;

Для дополнения данных , полученных при визуальном способе диагностики, предложен метод оценки остаточной несущей способности опор основанный на измерении прогибов опор при приложении дополнительной вертикальной нагрузки . При этом способе предварительно проведенные расчеты, результаты измерения прогибов опор , полученные в ходе испытаний, сравниваются , и делается заключение о состоянии обслецусмог опоры.

В процессе выполнения работы были экспериментально рассчитаны и подтверждены практическими результатами теоретические предпосылки.

В пятой главе рассматривается вариант использования торкретной установки для ремонта железобетонных опор и фундаментов металлических опор.

Наиболее распространенным способом нанесения ремонтных покрытий язляется ручной способ, который требует больших затрат труда при производства. Кроме того , нанесенное таким способом покрытие имеет слабую коррозионную стойкость и малую глубину проникновения в тело ремонтируемого акемента. Таким образом получается' лишь "видимый" эффект защитного покрытия , который спустя некоторое время начинает отслаиваться от поверхности , создавая возможность развиваться коррозионным процессам, сводя на нет защитные свойства ремонтного покрытия.

В настоящее время накоплен значительный опыт по механизации ре-монтио-восстановнтельных работ и устройству защитных покрытий железобетонных конструкций (ЖБЮ методом торкретирования. Сущность метода торкретировашш заключается в следующем : однородная , отдельно приготовленная цемснтпо-песчаная смесь ;s состав загооргшгл (вода и полимерфункциональные добавки) по трубопроводу транспортируются к соплу , в котором происходит затворите сухой смесн с водой в тргбуемогл соотношении. Готовая песчано-цементная с?.:геь под давлением до пятя атмосфер наносится на ремонтируемую поверхность . При этом смесь глубоко проникает в трешнны . высокое давление обеспечивает надежное сцепление наносимой смеси с поверхностью и ёс еысозгую. адгезионную способность (смеси), что значительно повышает прочность нанесенного покрытия.

В качестге транспортируемого агрегата расзиа^шаб-гся вариант установки торкрет-машины на базе транспортных средств.

Применение торкрет-устанозкн для ремонта желззсбэтогшых фуцдамен-тоз и опор позволит значительно продлить ссох ¡sx службы, повысить нйдйк-пость работы железобетонных конструкций за схетболег ;:ачгств!!КЮГо нанесения защитных покрытий то сравнению с ручные способом.

ОБЩИЕ - ВЫВОДЫ

1. На основе анализа существующих средств диагностики обоснована необходимость разработки методики, позволяющей более полно оценить истинное значение остаточного несущего момента опор. Рассмотрены основные достоинства н недостатки известных аппаратурных методов, проанализирован возможный способ диагностики, основанный ira прохождении акустических волн через тело опоры с последующей обработкой на ЭВМ.

2. На основании теоретических и экспериментальных исследований сформулированы и обоснованы причины возникновения дефектов опор. Проведена их систематизация и классификация в зависимости от первопрн-

чины - технолошческие, транспортные, эксплуатационные. Указано влиянгг ка:кдой из них па снижение эксплуатационной надежности конструкции.

3. С этой целью проведено визуальное обследование состояния надземной части железобетонных опор на электрифицированных учаспсзх переменного тока СКЖД протяженностью 560 км со сроком службы свыше 35 лет. Установлены наиболее опасные дефекты опор, связанные с состоянием бетона и арматуры.

4. Расширена область применения существующих расчетных методов на опоры, установленные с большим габаритом или несущие большую вертикальную нагрузку и подвергшиеся вследствие этого сложным видам деформации. На основе существующих расчетных методов оценки несущего момента опоры предложены формулы , уточняющие и дополняющие известные методы, учитывающие более реальное действие некоторых видов нагрузки на опоры, создающих изгибающий момент.

5. Предложена методика оценки остаточной несущей способности опоры с использованием данных визуальной диагностики , основанная на сравнении остаточного несущего момента с моментом от действия внешних нагрузок на опору.

6. С целью снижения трудоемкости при выполнении расчетов с использованием вышеуказанной методики разработана упрощенная методика, основанная на использовании метода номограмм , отражающая потерю остаточного несущего момента от единичного дефекта для всех находящихся в эксплуатации типов спор. Потеря несущей способности опоры определяется простым суммированием потерь момента от единичного дефекта .

7. Предложен и теоретически обоснован метод'диагностики состояния спор, основанный на оценке прогибов опор от приложения дополнительной изгмбающгй нагрузки. Для обеспечения метода создается расширенный банк данных эталонных прогибов, с которыми необходимо сравнивать реальные прогибы и делать заключение о состоянии опоры.

8. Предложен более совершенный способ ремонта железобетонных конструкций с испа-шозаинЫ торкрет-установки , позволяющей наносить

качественные защитные покрытия на ловрквдшные участки железобетонных опор н фундаментов, значительно yacopsrib процесс ртмснта и сккзнть его стоимость.

9. Экономическая эффективность от прпч8неш'.я данной методики соетавякгт 414 шн.руб/гоя на одну днстзншпо элггароснабжешш.

Предложенные методлкн сценки остаточной несущей спсесбнсстн апробированы на электрифицированных участках СКЖД , что позволила упорядочить процесс замены опор, не допуская преадгвремелисй их замены и не позволяя эксплуатировать опоры с сгрькзнымн дефектами, ¿трожающшп безопасности дашсення поездов.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: . И.Бочез A.C.. Фёдоров В.И., Трубиции МЛ. Способы диагностики опер контактной сети j; их применение. ССоЕершенпвоЕа ir.se систем зпезороснабжегшя элеэтрнфщнреванных железных дорог". Ростов п/Д. !994г.с43-44

2. Бочея A.C., Фёдоров В.И., 7руб;вд:н МЛ. Ргыо|гг келггдб.тголнь« опор н фуидаютггоп onoj» кэгпзхпгаН сети методом торзгрегтровзкш. '"Актуальные прс5лег.:ы "<елгз:;одорожмого транспорта". Ростов н/Д. 1925. с53б-!33

3. Фёдоров Я.Н., Трубинин МЛ. О рчешкрекпн псзмсл:пссти дальнейшей эксплуатации дефектнь!Х це1прифугароваш!Ь!х опор контакт! teil сстн. /"Автоматизированные системы электроснабжения железных дорог." Ростов н/Д. 1995. с 169-171

4.5очез A.C., Фёдоров В.И., Трубнцин МЛ. Оценка несущей способности опор контактной при расчёте на прочность в условиях эксплутацни. /"Проблемы надежности машин". Ростов н/Д. 1995. с127-i 29

5. Федоров В.И.. Трубиции МЛ. Оценка несущей способности железобетонных опор по состоянию надземной част. /"Актуальные проблемы и перспективы разпнтня железнодорожного транспорта". -М: 1996г. «120-122