PRZYCZYNY STANU AWARYJNEGO MOSTU PRZEZ RZEKĘ WIEPRZ W BARANOWIE.pdf

(2101 KB) Pobierz
209081951 UNPDF
Dr inŜ. Sławomir KARAŚ
Dr inŜ. Marta SŁOWIK
Politechnika Lubelska
PRZYCZYNY STANU AWARYJNEGO MOSTU PRZEZ RZEK Ę
WIEPRZ W BARANOWIE
THE REASONS OF A DAMAGE STATE OF THE BRIDGE OVER THE WIEPRZ RIVER IN
BARANÓW
Streszczenie W referacie przedstawiono stan obecny drogowego mostu Ŝelbetowego na rzece Wieprz w
Baranowie. Most ten został wzniesiony w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku, kiedy to nie notowano
takiego natęŜenia ruchu jak w chwili obecnej. Określono nośność podstawowych elementów konstrukcyjnych
zgodnie z obecnie obowiązującymi zasadami i przeprowadzono analizę przyczyn sytuacji przedawaryjnej
obiektu.
Abstract The current technical state of reinforced concrete road bridge over the Wieprz River situated in
Baranów is presented. The bridge was built in 60’s of 20 th century when the traffic was not as intensive as at
present. The load carrying capacity of the main structural elements estimated based on the new codes and the
analysis of a damage state of the bridge has been made.
1. Wst ę p
Analizowany w pracy most drogowy łączy miejscowości DrąŜgów i Baranów, leŜące na
przeciwległych brzegach rzeki Wieprz. Został on zbudowany w 1961 roku jako konstrukcja
Ŝelbetowa. Most projektowany był na obciąŜenie klasy I oraz ciągnik o cięŜarze 80 T, [1].
W ostatnich latach ograniczono maksymalny cięŜar pojazdów poruszających się po moście
do 20 T. W sąsiedztwie DrąŜgowa istnieją czynne kopalnie Ŝwiru oraz piasku i w związku z
tym cięŜary samochodów przejeŜdŜających przez most są często niemal dwukrotnie większe
od dopuszczalnych. W praktyce przeciąŜenia mostu są stanem permanentnym i osiągają
częstotliwość nawet 100 przejazdów ponadnormatywnych dziennie.
Obecny stan mostu moŜna uznać za przedawaryjny.
2. Opis konstrukcji mostu
Konstrukcja ustroju nośnego to ciągły układ belkowo-płytowy ośmioprzęsłowy. Belki są
oparte na przyczółkach i filarach. Całkowita szerokość płyty wynosi 8,78 m a szerokość
jezdni 6,0 m natomiast średnia grubość płyty pomostu wynosi 0,2 m. Całkowita długość
mostu to 182,30 m. Rozpiętość przęseł skrajnych wynosi 2x19,15 m, a rozpiętość wszystkich
903
209081951.071.png
przęseł pośrednich wynosi 6x24 m. Wysokość dźwigarów jest stała – 1,2 m, szerokość belek
przy podporach na długości 5-ciu m zmienia się liniowo od b =1,06 m w osiach podpór do
b =0,58 m a dalej w przęsłach jest stała i wynosi 0,58 m. StęŜenia, poprzecznice, występują
nad podporami oraz w środkach rozpiętości przęseł.
Przyczółki i filary są posadowione na wbijanych palach Ŝelbetowych o przekroju
kwadratowym o boku 0,30 m. Liczba pali w podporach filarów wynosi 12, podczas gdy pod
przyczółkami przyjęto 10 pali. Skonstruowano przyczółki ścianowe ze skrzydłami
zawieszonymi, filary ukształtowano jako dwa słupy o przekroju bliskim eliptycznemu (1,17 i
0,6 m). ŁoŜyska na przyczółkach są ruchome. W filarze czwartym słupy z belkami ustroju
niosącego są połączone w sposób sztywny tworząc łoŜysko stałe, w pozostałych filarach w
słupach wykształtowano wahacze – łoŜyska przegubowo-przesuwne, Rys. 1.b. Widok ogólny
mostu i podstawowych elementów konstrukcyjnych przedstawiono na Rys. 1.a.
a)
b)
Rys. 1. Widok ogólny mostu a) i podstawowych elementów konstrukcyjnych b)
W projekcie przyjęto beton marki R w =200 kG/cm 2 oraz stal zbrojeniową o granicy
plastyczności Q r =2300 kG/cm 2 .
a)
b)
409
x
h
h
x
106
5 9 10 10 10 9 5
98
80
80
123
178
58
203
439
Rys. 2. Przekroje: nadfilarowy a) i przęsłowy belki b)
Na zbrojenie główne w płycie (płyta jednokierunkowo zbrojona) dobrano pręty o średnicy
14 mm w rozstawie, co 10 cm. Nad poprzecznicami było zastosowane dodatkowe zbrojenie
biegnące w przęśle górą prostopadle do prętów głównych, składające się z prętów o średnicy
f
10 mm były zastosowane na całej
długości mostu. Stopień zbrojenia rozdzielczego z kaŜdej strony płyty wynosi 0,09%.
14 mm i długości 280 cm. Pręty rozdzielcze o średnicy
f
904
80
f
209081951.082.png 209081951.093.png 209081951.104.png 209081951.001.png 209081951.012.png 209081951.023.png 209081951.026.png 209081951.027.png 209081951.028.png 209081951.029.png 209081951.030.png 209081951.031.png 209081951.032.png 209081951.033.png 209081951.034.png 209081951.035.png 209081951.036.png 209081951.037.png 209081951.038.png 209081951.039.png 209081951.040.png
 
W poprzecznicach zastosowano pręty główne o średnicy
f
30 mm i strzemiona
10 mm w rozstawie, co 20 cm.
Belki główne były zbrojone podłuŜnie prętami o średnicy
f
f40 mm a poprzecznie
Zbrojenie
górne-rozciągane w przekroju belki, w osi filarów składa się z 23 prętów o średnicy
f14
mm i prętami odgiętymi
f40
mm
.
40 mm i
łącznym polu powierzchni A s1 =0.028903 m 2 a zbrojenie dolne, w strefie ściskanej stanowi 10
prętów
f
40 mm, o polu powierzchni A s2 = 0.012566 m 2 . W przekroju przęsłowym zbrojenie
dolne-rozciągane składa się z 14 prętów o średnicy
f
f
40 mm i łącznym polu powierzchni
As =0,018 m 2 (Rys. 2.).
3. Stan mostu w chwili obecnej
W 2005 r. pracownicy Politechniki Lubelskiej i DrogMostu Lubelskiego Sp. z o.o.
przeprowadzili ocenę stanu technicznego obiektu obejmującą: badania betonu (w tym
określenie wytrzymałości betonu na ściskanie metodą sklerometryczną i na podstawie
niszczenia próbek pobranych z obiektu, Rys. 3.a.), inwentaryzację zarysowań, obciąŜenie
próbne, pomiar geodezyjny ugięć oraz wyznaczenie nośności zgodnie z obowiązującą normą
[5] i określenie przynaleŜności do klasy obciąŜeń wg [4]. Prace inwentaryzacyjne i ocenę
stanu konstrukcji wykonano zgodnie z zaleceniami literatury [7-9].
a)
Rys. 3. Miejsca pobrania próbek i ich wygląd po wycięciu
b)
Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie przeprowadzono na próbkach walcowych
pobranych z poprzecznic w strefach niskich wytęŜeń (Rys. 3.b). Przy pomiarze twardości
powierzchniowej uwzględniano jedynie obszary betonu niezdegradowanego. Na podstawie
przeprowadzonej analizy sklerometrycznej i badań niszczących pobranych próbek
zakwalifikowano beton jako odpowiadający klasie C25/30 (B30).
a)
b)
Rys. 4. Dokumentacja fotograficzna uszkodzeń
905
dwuramienne otwarte
strzemionami czteroramiennymi o średnicy
209081951.041.png 209081951.042.png 209081951.043.png 209081951.044.png
Podczas inwentaryzacji uszkodzeń stwierdzono pęknięcia na spodzie płyty, zarysowanie
belek na całej długości oraz uszkodzenia betonu w belkach przy oparciu na przyczółkach.
Szczególny niepokój wywołują pęknięcia o szerokości kilku mm w płycie w odległości
około 2 m od poprzecznic nadfilarowych. Przebiegają przez całą grubość płyty, a ich
szerokość umoŜliwiła przecieki bitumu (Rys. 4.a). Przy oparciu belki na przyczółku w części
betonu brak jest otuliny i odsłonięte są dolne pręty zbrojeniowe (Rys. 4.b).
Na powierzchniach bocznych belek są widoczne liczne rysy, przy czym ich gęstość moŜna
określić wskaźnikiem: (sumaryczna długość rys)/(pole powierzchni), który osiąga wartość
2
/
1
m
W i do k o d n a pływu
Wid o k o d o dp ł yw u
Rysa spowodowana
przerwą w betonowaniu
Rys. 5. Obraz zarysowania belek
Po zakończeniu budowy mostu, w roku 1963, przeprowadzono próbne obciąŜenie [3]. Do
obciąŜenia wykorzystano cztery samochody Skoda o łącznym cięŜarze 60 T. Pomierzone
wartości ugięć wyniosły: w przęśle skrajnym f skr. =7,69 mm, w przęśle pośrednim f po ś r. =11,4
mm i były ponad 3-krotnie większe od ugięć przewidywanych w projekcie próbnego
obciąŜenia [2], odpowiednio o wartościach f o skr. =2,15 mm i f o po ś r. =3,2 mm. Ponadto w
protokole [3] znaleźć moŜna stwierdzenie: „ ... nad podporami w belkach znajduj ą si ę małe
rysy, które wykazuj ą , i Ŝ powstały na skutek skurczu betonu... . Przed przyst ą pieniem do
próbnego obci ąŜ enia dokładnie oznaczono i opisano w/w rysy, które w trakcie obci ąŜ enia nie
wykazały Ŝ adnych zmian.” Cytat świadczy o istnieniu rys widocznych gołym okiem od
samego początku istnienia obiektu.
W zakresie oceny konstrukcji mostu w 2005 roku przeprowadzono równieŜ obciąŜenie
próbne. Do obciąŜenia wykorzystano dwa samochody cięŜarowe 3-osiowe, Rys. 6.
a)
Rys. 6. Stan obciąŜenia I, pierwszy samochód a) Stan obciąŜenia III b)
906
7 . Zinwentaryzowaną siatkę rys na powierzchniach bocznych belek w przęśle piątym
pokazano na rys. 5.
m
b)
209081951.045.png 209081951.046.png 209081951.047.png 209081951.048.png 209081951.049.png 209081951.050.png 209081951.051.png 209081951.052.png 209081951.053.png 209081951.054.png 209081951.055.png 209081951.056.png 209081951.057.png 209081951.058.png 209081951.059.png 209081951.060.png 209081951.061.png 209081951.062.png 209081951.063.png 209081951.064.png
 
Łączy cięŜar samochodów wynosił 55 T i stanowił 92,5 % cięŜaru wykorzystanego w roku
1963. Rezultaty pomiaru ugięć zarejestrowane podczas próbnego obciąŜenia zestawiono na
Rys. 7.
8,0
Stan obciąŜenia I, ug. w przęśle 1.
p.p.1
p.p.2
8,0
Stan obciąŜenia III, ug. w przęśle 4.
p.p.3
p.p.4
7,0
7,0
6,0
6,0
5,0
5,0
4,0
4,0
3,0
czas [min]
3,0
2,0
2,0
czas [min]
1,0
1,0
0,0
0,0
a)
0
10
20
30
40
50
60
b)
0
10
20
30
40
50
Rys. 7. Rezultaty pomiarów statycznych ugięć w przęśle skrajnym a) i pośrednim b)
W trakcie obciąŜeń statycznych nie zaobserwowano wychyleń na czujnikach
zamontowanych na rysach i nie uległy pęknięciom załoŜone plomby. Pomierzone ugięcia
belek głównych, przy dokładności pomiaru 0,01 mm, wyniosły:
.
f = max{3,99 ; 4,72} = 4,72 mm,
skr
pom
.
f
posr
pom
.
= max {7,38 ; 7,05} = 7,38 mm.
.
Uzyskane podczas pomiarów ugięcia maksymalne były bliskie wartościom spręŜystym
wyznaczonym w analizie statycznej w projekcie próbnego obciąŜenia, wynoszącym
odpowiednio 4,8 i 7,5 mm.
Pomiar przesunięć poziomych na łoŜyskach wykazał ich prawidłową pracę.
4. Analiza obliczeniowa i ocena no ś no ś ci
Na podstawie dokonanej inwentaryzacji i badań betonu mostu z 2005 roku oszacowano
nośność belek mostowych:
- nośność belki na zginanie w przekroju w osi filarów M Rd1 =5,0 MNm,
- nośność belki na zginanie w przekroju przęsłowym M Rd2 =3,5 MNm,
- nośność belki w strefie przypodporowej na ścinanie V Rd =6,69 MN.
W celu określenia klasy obciąŜeń obiektu wyznaczono obwiednie momentów
zginających – M y , sił poprzecznych – T oraz wartości momentów skręcających
stowarzyszonych z M y i T w belkach głównych.
Analizę statyczną przeprowadzono w zakresie spręŜystym z wykorzystaniem programu
Micro-STRAINS opartego na metodzie elementów skończonych. Jako model obliczeniowy
przyjęto ruszt przestrzenny z podziałem podłuŜnym, co 1 m. Sposób podparcia rusztu
odpowiadał rzeczywistemu podparciu mostu.
Ze względu na istniejące pęknięcia w płycie i układ zarysowań w obszarach zmiany
szerokości belek głównych w strefach przy filarach, przy wyznaczaniu charakterystyk
geometrycznych pominięto współpracę belek z płytą pomostu uwzględniając tylko przekrój
prostokątny, co odpowiada stanowi rzeczywistemu.
Końcowe wyniki obliczeń w postaci wykresów obwiedni momentów zginających i sił
poprzecznych oraz stowarzyszonych z nimi pozostałych sił wewnętrznych zamieszczono na
rys. 8.
907
209081951.065.png 209081951.066.png 209081951.067.png 209081951.068.png 209081951.069.png 209081951.070.png 209081951.072.png 209081951.073.png 209081951.074.png 209081951.075.png 209081951.076.png 209081951.077.png 209081951.078.png 209081951.079.png 209081951.080.png 209081951.081.png 209081951.083.png 209081951.084.png 209081951.085.png 209081951.086.png 209081951.087.png 209081951.088.png 209081951.089.png 209081951.090.png 209081951.091.png 209081951.092.png 209081951.094.png 209081951.095.png 209081951.096.png 209081951.097.png 209081951.098.png 209081951.099.png 209081951.100.png 209081951.101.png 209081951.102.png 209081951.103.png 209081951.105.png 209081951.106.png 209081951.107.png 209081951.108.png 209081951.109.png 209081951.110.png 209081951.111.png 209081951.112.png 209081951.113.png 209081951.114.png 209081951.002.png 209081951.003.png 209081951.004.png 209081951.005.png 209081951.006.png 209081951.007.png 209081951.008.png 209081951.009.png 209081951.010.png 209081951.011.png 209081951.013.png 209081951.014.png 209081951.015.png 209081951.016.png 209081951.017.png 209081951.018.png 209081951.019.png 209081951.020.png 209081951.021.png 209081951.022.png 209081951.024.png 209081951.025.png
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin